Introduce bitset metadata format and bitset lowering pass.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Names
1018 -----------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1028 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1029 support the named garbage collection algorithm.
1030
1031 .. _prefixdata:
1032
1033 Prefix Data
1034 -----------
1035
1036 Prefix data is data associated with a function which the code
1037 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1038 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1039 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1040 available through the function pointer while still allowing the
1041 function pointer to be called.
1042
1043 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1044 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1045 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1046 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1047 with a single ``i32``,
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1052
1053 The prefix data can be referenced as,
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1058     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1059     %b = load i32* %a
1060
1061 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1062 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1063 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1064 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1065 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1066 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1067 data.
1068
1069 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1070 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1071 optimizers but will not be emitted in the object file.
1072
1073 .. _prologuedata:
1074
1075 Prologue Data
1076 -------------
1077
1078 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1079 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1080 function hot-patching and instrumentation.
1081
1082 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1083 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1084 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1085 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1086 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1087 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1088 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1089 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1090
1091 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1092 which encodes the ``nop`` instruction:
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1097
1098 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1099 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1100 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1101
1102 .. code-block:: llvm
1103
1104     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1105
1106     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1107
1108 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _attrgrp:
1113
1114 Attribute Groups
1115 ----------------
1116
1117 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1118 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1119 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1120 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1121 group will capture the important command line flags used to build that file.
1122
1123 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1124 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1125 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1126 different groups are merged.
1127
1128 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1129 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133    ; Target-independent attributes:
1134    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1135
1136    ; Target-dependent attributes:
1137    attributes #1 = { "no-sse" }
1138
1139    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1140    define void @f() #0 #1 { ... }
1141
1142 .. _fnattrs:
1143
1144 Function Attributes
1145 -------------------
1146
1147 Function attributes are set to communicate additional information about
1148 a function. Function attributes are considered to be part of the
1149 function, not of the function type, so functions with different function
1150 attributes can have the same function type.
1151
1152 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1153 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1154 example:
1155
1156 .. code-block:: llvm
1157
1158     define void @f() noinline { ... }
1159     define void @f() alwaysinline { ... }
1160     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1161     define void @f() optsize { ... }
1162
1163 ``alignstack(<n>)``
1164     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1165     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1166     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1167     parentheses.
1168 ``alwaysinline``
1169     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1170     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1171     inlining size threshold for this caller.
1172 ``builtin``
1173     This indicates that the callee function at a call site should be
1174     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1175     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1176     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1177     attribute.
1178 ``cold``
1179     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1180     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1181     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1182     weight.
1183 ``inlinehint``
1184     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1185     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1186     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1187     inliner.
1188 ``jumptable``
1189     This attribute indicates that the function should be added to a
1190     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1191     references to this function should be replaced with a reference to the
1192     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1193     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1194     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1195     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1196 ``minsize``
1197     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1198     passes make choices that keep the code size of this function as small
1199     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1200     performance in order to minimize the size of the generated code.
1201 ``naked``
1202     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1203     function. This can have very system-specific consequences.
1204 ``nobuiltin``
1205     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1206     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1207     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1208     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1209     and on function declarations and definitions.
1210 ``noduplicate``
1211     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1212     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1213     within its parent function, but may not be duplicated within
1214     its parent function.
1215
1216     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1217     be an inlining candidate, provided that the call is not
1218     duplicated by inlining. That implies that the function has
1219     internal linkage and only has one call site, so the original
1220     call is dead after inlining.
1221 ``noimplicitfloat``
1222     This attributes disables implicit floating point instructions.
1223 ``noinline``
1224     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1225     function in any situation. This attribute may not be used together
1226     with the ``alwaysinline`` attribute.
1227 ``nonlazybind``
1228     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1229     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1230     startup time if the function is not called during program startup.
1231 ``noredzone``
1232     This attribute indicates that the code generator should not use a
1233     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1234 ``noreturn``
1235     This function attribute indicates that the function never returns
1236     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1237     function ever does dynamically return.
1238 ``nounwind``
1239     This function attribute indicates that the function never raises an
1240     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1241     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1242     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1243     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1244     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1245 ``optnone``
1246     This function attribute indicates that the function is not optimized
1247     by any optimization or code generator passes with the
1248     exception of interprocedural optimization passes.
1249     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1250     attribute; this attribute is also incompatible
1251     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1252
1253     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1254     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1255     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1256     candidates for inlining into the body of this function.
1257 ``optsize``
1258     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1259     passes make choices that keep the code size of this function low,
1260     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1261     long as they do not significantly impact runtime performance.
1262 ``readnone``
1263     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1264     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1265     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1266     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1267     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1268     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1269     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1270     the ``C++`` exception throwing methods.
1271
1272     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1273     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1274     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1275 ``readonly``
1276     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1277     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1278     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1279     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1280     state that may be set in the caller. A readonly function always
1281     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1282     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1283     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1284     methods.
1285
1286     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1287     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1288     the pointer points to.
1289 ``returns_twice``
1290     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1291     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1292     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1293     functions.
1294 ``sanitize_address``
1295     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1296     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1297 ``sanitize_memory``
1298     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1299     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1300 ``sanitize_thread``
1301     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1302     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1303 ``ssp``
1304     This attribute indicates that the function should emit a stack
1305     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1306     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1307     return from the function to see if it has been overwritten. A
1308     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1309     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1310
1311     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1312     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1313     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1314       ``ssp-buffer-size``.
1315
1316     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1317     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1318
1319     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1320     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1321     function will have an ``ssp`` attribute.
1322 ``sspreq``
1323     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1324     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1325     attribute.
1326
1327     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1328     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1329     The specific layout rules are:
1330
1331     #. Large arrays and structures containing large arrays
1332        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1333     #. Small arrays and structures containing small arrays
1334        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1335     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1336        protector.
1337
1338     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1339     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1340     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1341     an ``sspreq`` attribute.
1342 ``sspstrong``
1343     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1344     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1345     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1346     will enable protectors for functions with:
1347
1348     - Arrays of any size and type
1349     - Aggregates containing an array of any size and type.
1350     - Calls to alloca().
1351     - Local variables that have had their address taken.
1352
1353     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1354     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1355     The specific layout rules are:
1356
1357     #. Large arrays and structures containing large arrays
1358        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1359     #. Small arrays and structures containing small arrays
1360        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1361     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1362        protector.
1363
1364     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1365
1366     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1367     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1368     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1369 ``uwtable``
1370     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1371     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1372     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1373     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1374     units.
1375
1376 .. _moduleasm:
1377
1378 Module-Level Inline Assembly
1379 ----------------------------
1380
1381 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1382 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1383 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1384 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1385
1386 .. code-block:: llvm
1387
1388     module asm "inline asm code goes here"
1389     module asm "more can go here"
1390
1391 The strings can contain any character by escaping non-printable
1392 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1393 two digit hex code for the number.
1394
1395 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1396 assembly code is generated.
1397
1398 .. _langref_datalayout:
1399
1400 Data Layout
1401 -----------
1402
1403 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1404 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1405 simply:
1406
1407 .. code-block:: llvm
1408
1409     target datalayout = "layout specification"
1410
1411 The *layout specification* consists of a list of specifications
1412 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1413 with a letter and may include other information after the letter to
1414 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1415 as follows:
1416
1417 ``E``
1418     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1419     the bits with the most significance have the lowest address
1420     location.
1421 ``e``
1422     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1423     is, the bits with the least significance have the lowest address
1424     location.
1425 ``S<size>``
1426     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1427     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1428     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1429     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1430     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1431     alignment promotions.
1432 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1433     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1434     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1435     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1436     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1437     in the range [1,2^23).
1438 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1439     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1440     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1441 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1442     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1443     ``<size>``.
1444 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1445     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1446     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1447     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1448     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1449     targets.
1450 ``a:<abi>:<pref>``
1451     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1452 ``m:<mangling>``
1453     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1454     options are
1455
1456     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1457     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1458     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1459       symbols get a ``_`` prefix.
1460     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1461       functions also get a suffix based on the frame size.
1462 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1463     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1464     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1465     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1466     this set are considered to support most general arithmetic operations
1467     efficiently.
1468
1469 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1470 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1471 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1472
1473 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1474 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1475 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1476 specifications are given in this list:
1477
1478 -  ``E`` - big endian
1479 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1480 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1481    same as the default address space.
1482 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1483 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1484 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1485 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1486 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1487 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1488    alignment of 64-bits
1489 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1490 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1491 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1492 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1493 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1494 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1495 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1496
1497 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1498 following rules:
1499
1500 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1501    that specification is used.
1502 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1503    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1504    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1505    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1506    given the default specifications above, the i7 type will use the
1507    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1508    alignment of i64 (largest specified).
1509 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1510    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1511    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1512    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1513
1514 The function of the data layout string may not be what you expect.
1515 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1516 the code generator should use.
1517
1518 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1519 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1520 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1521 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1522 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1523 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1524 that require precise layout information, but this also prevents those
1525 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1526
1527 .. _langref_triple:
1528
1529 Target Triple
1530 -------------
1531
1532 A module may specify a target triple string that describes the target
1533 host. The syntax for the target triple is simply:
1534
1535 .. code-block:: llvm
1536
1537     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1538
1539 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1540 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1541
1542 ::
1543
1544     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1545     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1546
1547 This information is passed along to the backend so that it generates
1548 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1549 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1550
1551 .. _pointeraliasing:
1552
1553 Pointer Aliasing Rules
1554 ----------------------
1555
1556 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1557 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1558 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1559 to the following rules:
1560
1561 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1562    value it is *based* on.
1563 -  An address of a global variable is associated with the address range
1564    of the variable's storage.
1565 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1566    address range of the allocated storage.
1567 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1568    address.
1569 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1570    a function not defined within LLVM may be associated with address
1571    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1572    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1573    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1574
1575 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1576 following rules:
1577
1578 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1579    on the first operand of the ``getelementptr``.
1580 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1581    ``bitcast``.
1582 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1583    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1584    the pointer's value.
1585 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1586
1587 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1588 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1589
1590 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1591 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1592 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1593 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1594 alignment of the store.
1595
1596 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1597 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1598 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1599 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1600 alias analysis.
1601
1602 .. _volatile:
1603
1604 Volatile Memory Accesses
1605 ------------------------
1606
1607 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1608 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1609 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1610 volatile operations or change their order of execution relative to other
1611 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1612 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1613 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1614
1615 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1616 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1617 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1618 target-legal volatile load/store instructions.
1619
1620 .. admonition:: Rationale
1621
1622  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1623  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1624  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1625  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1626  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1627  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1628  do not violate the frontend's contract with the language.
1629
1630 .. _memmodel:
1631
1632 Memory Model for Concurrent Operations
1633 --------------------------------------
1634
1635 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1636 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1637 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1638 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1639
1640 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1641
1642 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1643 that
1644
1645 -  Is a superset of single-thread program order, and
1646 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1647    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1648    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1649    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1650    Constraints <ordering>`).
1651
1652 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1653 between a thread and signals executing inside that thread.
1654
1655 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1656 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1657 (defined) write operations (store instructions, atomic
1658 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1659 section, initialized globals are considered to have a write of the
1660 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1661 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1662 may see any write to the same byte, except:
1663
1664 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1665    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1666    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1667 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1668    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1669
1670 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1671
1672 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1673    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1674    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1675    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1676    synchronization.)
1677 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1678    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1679 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1680    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1681 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1682    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1683    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1684    constraints on how the choice is made.
1685 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1686
1687 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1688 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1689 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1690 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1691 than one instruction to read the series of bytes.
1692
1693 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1694 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1695 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1696 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1697 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1698 from an address, introducing a store can change a load that may see
1699 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1700
1701 .. _ordering:
1702
1703 Atomic Memory Ordering Constraints
1704 ----------------------------------
1705
1706 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1707 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1708 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1709 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1710 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1711 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1712 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1713 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1714 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1715 differently since they don't take an address. See that instruction's
1716 documentation for details.
1717
1718 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1719 :doc:`Atomics`.
1720
1721 ``unordered``
1722     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1723     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1724     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1725     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1726     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1727     to make them atomic in any interesting way.
1728 ``monotonic``
1729     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1730     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1731     address. All modification orders must be compatible with the
1732     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1733     orders can be combined to a global total order for the whole program
1734     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1735     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1736     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1737     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1738     happens before another atomic read of the same address, the later
1739     read must see the same value or a later value in the address's
1740     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1741     stronger) operations on the same address. If an address is written
1742     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1743     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1744     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1745     ``memory_order_relaxed``.
1746 ``acquire``
1747     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1748     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1749     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1750 ``release``
1751     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1752     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1753     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1754     complete description; see the C++0x definition of a release
1755     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1756     ``memory_order_release``.
1757 ``acq_rel`` (acquire+release)
1758     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1759     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1760 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1761     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1762     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1763     writes), there is a global total order on all
1764     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1765     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1766     modification orders of all the affected addresses. Each
1767     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1768     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1769     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1770
1771 .. _singlethread:
1772
1773 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1774 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1775 other operations running in the same thread (for example, in signal
1776 handlers).
1777
1778 .. _fastmath:
1779
1780 Fast-Math Flags
1781 ---------------
1782
1783 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1784 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1785 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1786 otherwise unsafe floating point operations
1787
1788 ``nnan``
1789    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1790    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1791    NaNs, but the value of the result is undefined.
1792
1793 ``ninf``
1794    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1795    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1796    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1797
1798 ``nsz``
1799    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1800    argument or result as insignificant.
1801
1802 ``arcp``
1803    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1804    argument rather than perform division.
1805
1806 ``fast``
1807    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1808    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1809    flag implies all the others.
1810
1811 .. _uselistorder:
1812
1813 Use-list Order Directives
1814 -------------------------
1815
1816 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1817 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1818 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1819 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1820
1821 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1822 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1823 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1824
1825 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1826 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1827 function's scope.
1828
1829 :Syntax:
1830
1831 ::
1832
1833     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1834     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1835
1836 :Examples:
1837
1838 ::
1839
1840     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1841     entry:
1842       ; ... instructions ...
1843     bb:
1844       ; ... instructions ...
1845
1846       ; At function scope.
1847       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1848       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1849     }
1850
1851     ; At global scope.
1852     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1853     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1854     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1855     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1856
1857 .. _typesystem:
1858
1859 Type System
1860 ===========
1861
1862 The LLVM type system is one of the most important features of the
1863 intermediate representation. Being typed enables a number of
1864 optimizations to be performed on the intermediate representation
1865 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1866 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1867 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1868 not feasible to perform on normal three address code representations.
1869
1870 .. _t_void:
1871
1872 Void Type
1873 ---------
1874
1875 :Overview:
1876
1877
1878 The void type does not represent any value and has no size.
1879
1880 :Syntax:
1881
1882
1883 ::
1884
1885       void
1886
1887
1888 .. _t_function:
1889
1890 Function Type
1891 -------------
1892
1893 :Overview:
1894
1895
1896 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1897 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1898 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1899 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1900
1901 :Syntax:
1902
1903 ::
1904
1905       <returntype> (<parameter list>)
1906
1907 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1908 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1909 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1910 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1911 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1912 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1913
1914 :Examples:
1915
1916 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1917 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1918 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1919 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1920 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1921 | ``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. |
1922 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1923 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1924 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1925
1926 .. _t_firstclass:
1927
1928 First Class Types
1929 -----------------
1930
1931 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1932 Values of these types are the only ones which can be produced by
1933 instructions.
1934
1935 .. _t_single_value:
1936
1937 Single Value Types
1938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1939
1940 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1941
1942 .. _t_integer:
1943
1944 Integer Type
1945 """"""""""""
1946
1947 :Overview:
1948
1949 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1950 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1951 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1952
1953 :Syntax:
1954
1955 ::
1956
1957       iN
1958
1959 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1960 value.
1961
1962 Examples:
1963 *********
1964
1965 +----------------+------------------------------------------------+
1966 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1967 +----------------+------------------------------------------------+
1968 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1969 +----------------+------------------------------------------------+
1970 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1971 +----------------+------------------------------------------------+
1972
1973 .. _t_floating:
1974
1975 Floating Point Types
1976 """"""""""""""""""""
1977
1978 .. list-table::
1979    :header-rows: 1
1980
1981    * - Type
1982      - Description
1983
1984    * - ``half``
1985      - 16-bit floating point value
1986
1987    * - ``float``
1988      - 32-bit floating point value
1989
1990    * - ``double``
1991      - 64-bit floating point value
1992
1993    * - ``fp128``
1994      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1995
1996    * - ``x86_fp80``
1997      -  80-bit floating point value (X87)
1998
1999    * - ``ppc_fp128``
2000      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2001
2002 X86_mmx Type
2003 """"""""""""
2004
2005 :Overview:
2006
2007 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2008 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2009 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2010 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2011 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2012 of this type.
2013
2014 :Syntax:
2015
2016 ::
2017
2018       x86_mmx
2019
2020
2021 .. _t_pointer:
2022
2023 Pointer Type
2024 """"""""""""
2025
2026 :Overview:
2027
2028 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2029 commonly used to reference objects in memory.
2030
2031 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2032 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2033 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2034 are target-specific.
2035
2036 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2037 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2038
2039 :Syntax:
2040
2041 ::
2042
2043       <type> *
2044
2045 :Examples:
2046
2047 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2048 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2049 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2050 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2051 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2052 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2053 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2054
2055 .. _t_vector:
2056
2057 Vector Type
2058 """""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2063 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2064 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2065 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2066 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2067
2068 :Syntax:
2069
2070 ::
2071
2072       < <# elements> x <elementtype> >
2073
2074 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2075 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2076 of size zero are not allowed.
2077
2078 :Examples:
2079
2080 +-------------------+--------------------------------------------------+
2081 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2082 +-------------------+--------------------------------------------------+
2083 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2084 +-------------------+--------------------------------------------------+
2085 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2086 +-------------------+--------------------------------------------------+
2087 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2088 +-------------------+--------------------------------------------------+
2089
2090 .. _t_label:
2091
2092 Label Type
2093 ^^^^^^^^^^
2094
2095 :Overview:
2096
2097 The label type represents code labels.
2098
2099 :Syntax:
2100
2101 ::
2102
2103       label
2104
2105 .. _t_metadata:
2106
2107 Metadata Type
2108 ^^^^^^^^^^^^^
2109
2110 :Overview:
2111
2112 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2113 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2114
2115 :Syntax:
2116
2117 ::
2118
2119       metadata
2120
2121 .. _t_aggregate:
2122
2123 Aggregate Types
2124 ^^^^^^^^^^^^^^^
2125
2126 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2127 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2128 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2129 aggregate types.
2130
2131 .. _t_array:
2132
2133 Array Type
2134 """"""""""
2135
2136 :Overview:
2137
2138 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2139 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2140 elements) and an underlying data type.
2141
2142 :Syntax:
2143
2144 ::
2145
2146       [<# elements> x <elementtype>]
2147
2148 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2149 be any type with a size.
2150
2151 :Examples:
2152
2153 +------------------+--------------------------------------+
2154 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2155 +------------------+--------------------------------------+
2156 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2157 +------------------+--------------------------------------+
2158 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2159 +------------------+--------------------------------------+
2160
2161 Here are some examples of multidimensional arrays:
2162
2163 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2164 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2165 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2166 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2167 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2168 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2169 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2170
2171 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2172 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2173 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2174 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2175 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2176 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2177 example.
2178
2179 .. _t_struct:
2180
2181 Structure Type
2182 """"""""""""""
2183
2184 :Overview:
2185
2186 The structure type is used to represent a collection of data members
2187 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2188 a size.
2189
2190 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2191 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2192 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2193 '``insertvalue``' instructions.
2194
2195 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2196 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2197 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2198 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2199 required to match what the underlying code generator expects.
2200
2201 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2202 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2203 identified types are always defined at the top level with a name.
2204 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2205 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2206 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2213       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2214
2215 :Examples:
2216
2217 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2218 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2219 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2220 | ``{ 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``.  |
2221 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2222 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2223 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2224
2225 .. _t_opaque:
2226
2227 Opaque Structure Types
2228 """"""""""""""""""""""
2229
2230 :Overview:
2231
2232 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2233 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2234 notion of a forward declared structure.
2235
2236 :Syntax:
2237
2238 ::
2239
2240       %X = type opaque
2241       %52 = type opaque
2242
2243 :Examples:
2244
2245 +--------------+-------------------+
2246 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2247 +--------------+-------------------+
2248
2249 .. _constants:
2250
2251 Constants
2252 =========
2253
2254 LLVM has several different basic types of constants. This section
2255 describes them all and their syntax.
2256
2257 Simple Constants
2258 ----------------
2259
2260 **Boolean constants**
2261     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2262     of the ``i1`` type.
2263 **Integer constants**
2264     Standard integers (such as '4') are constants of the
2265     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2266     integer types.
2267 **Floating point constants**
2268     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2269     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2270     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2271     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2272     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2273     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2274     point <t_floating>` type.
2275 **Null pointer constants**
2276     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2277     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2278
2279 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2280 floating point constants. For example, the form
2281 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2282 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2283 constants are required (and the only time that they are generated by the
2284 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2285 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2286 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2287 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2288 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2289
2290 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2291 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2292 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2293 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2294 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2295 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2296 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2297 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2298 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2299 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2300 will only work if they match the long double format on your target.
2301 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2302 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2303 (sign bit at the left).
2304
2305 There are no constants of type x86_mmx.
2306
2307 .. _complexconstants:
2308
2309 Complex Constants
2310 -----------------
2311
2312 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2313 constants and smaller complex constants.
2314
2315 **Structure constants**
2316     Structure constants are represented with notation similar to
2317     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2318     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2319     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2320     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2321     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2322     must match those specified by the type.
2323 **Array constants**
2324     Array constants are represented with notation similar to array type
2325     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2326     square brackets (``[]``)). For example:
2327     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2328     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2329     match those specified by the type. As a special case, character array
2330     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2331     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2332 **Vector constants**
2333     Vector constants are represented with notation similar to vector
2334     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2335     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2336     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2337     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2338     elements must match those specified by the type.
2339 **Zero initialization**
2340     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2341     value to zero of *any* type, including scalar and
2342     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2343     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2344     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2345 **Metadata node**
2346     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2347     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2348     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2349     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2350     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2351     information such as debug info.
2352
2353 Global Variable and Function Addresses
2354 --------------------------------------
2355
2356 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2357 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2358 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2359 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2360 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2361 file:
2362
2363 .. code-block:: llvm
2364
2365     @X = global i32 17
2366     @Y = global i32 42
2367     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2368
2369 .. _undefvalues:
2370
2371 Undefined Values
2372 ----------------
2373
2374 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2375 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2376 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2377 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2378
2379 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2380 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2381 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2382 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2383
2384 .. code-block:: llvm
2385
2386       %A = add %X, undef
2387       %B = sub %X, undef
2388       %C = xor %X, undef
2389     Safe:
2390       %A = undef
2391       %B = undef
2392       %C = undef
2393
2394 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2395 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2396
2397 .. code-block:: llvm
2398
2399       %A = or %X, undef
2400       %B = and %X, undef
2401     Safe:
2402       %A = -1
2403       %B = 0
2404     Unsafe:
2405       %A = undef
2406       %B = undef
2407
2408 These logical operations have bits that are not always affected by the
2409 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2410 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2411 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2412 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2413 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2414 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2415 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2416 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2417
2418 .. code-block:: llvm
2419
2420       %A = select undef, %X, %Y
2421       %B = select undef, 42, %Y
2422       %C = select %X, %Y, undef
2423     Safe:
2424       %A = %X     (or %Y)
2425       %B = 42     (or %Y)
2426       %C = %Y
2427     Unsafe:
2428       %A = undef
2429       %B = undef
2430       %C = undef
2431
2432 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2433 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2434 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2435 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2436 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2437 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2438 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442       %A = xor undef, undef
2443
2444       %B = undef
2445       %C = xor %B, %B
2446
2447       %D = undef
2448       %E = icmp slt %D, 4
2449       %F = icmp gte %D, 4
2450
2451     Safe:
2452       %A = undef
2453       %B = undef
2454       %C = undef
2455       %D = undef
2456       %E = undef
2457       %F = undef
2458
2459 This example points out that two '``undef``' operands are not
2460 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2461 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2462 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2463 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2464 its value over its "live range". This is true because the variable
2465 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2466 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2467 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2468 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2469 uses with" concept would not hold.
2470
2471 .. code-block:: llvm
2472
2473       %A = fdiv undef, %X
2474       %B = fdiv %X, undef
2475     Safe:
2476       %A = undef
2477     b: unreachable
2478
2479 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2480 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2481 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2482 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2483 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2484 However, in the second example, we can make a more aggressive
2485 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2486 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2487 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2488 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2489 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2490 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2491
2492 .. code-block:: llvm
2493
2494     a:  store undef -> %X
2495     b:  store %X -> undef
2496     Safe:
2497     a: <deleted>
2498     b: unreachable
2499
2500 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2501 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2502 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2503 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2504 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2505
2506 .. _poisonvalues:
2507
2508 Poison Values
2509 -------------
2510
2511 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2512 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2513 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2514 that results in undefined behavior.
2515
2516 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2517 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2518 the ``nsw`` flag.
2519
2520 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2521
2522 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2523 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2524    their dynamic predecessor basic block.
2525 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2526    in the dynamic callers of their functions.
2527 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2528    instructions that dynamically transfer control back to them.
2529 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2530    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2531    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2532 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2533    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2534    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2535    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2536 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2537    most recent preceding instruction with externally visible side
2538    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2539    operations <volatile>`.)
2540 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2541    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2542    multiple successors and the instruction is always executed when
2543    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2544    when control is transferred to another.
2545 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2546    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2547    be different if the terminator had transferred control to a different
2548    successor.
2549 -  Dependence is transitive.
2550
2551 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2552 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2553 on a poison value has undefined behavior.
2554
2555 Here are some examples:
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559     entry:
2560       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2561       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2562       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2563       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2564
2565       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2566       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2567
2568       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2569
2570       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2571       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2572       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2573       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2574
2575       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2576       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2577
2578     true:
2579       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2580                                            ; it has undefined behavior.
2581       br label %end
2582
2583     end:
2584       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2585                                            ; Both edges into this PHI are
2586                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2587                                            ; always results in a poison value.
2588
2589       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2590                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2591                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2592
2593       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2594                                            ; The same branch again, but this time the
2595                                            ; true block doesn't have side effects.
2596
2597     second_true:
2598       ; No side effects!
2599       ret void
2600
2601     second_end:
2602       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2603                                            ; on the store in %end. Also, it is
2604                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2605                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2606                                            ; behavior in this example).
2607
2608 .. _blockaddress:
2609
2610 Addresses of Basic Blocks
2611 -------------------------
2612
2613 ``blockaddress(@function, %block)``
2614
2615 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2616 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2617 Taking the address of the entry block is illegal.
2618
2619 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2620 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2621 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2622 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2623 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2624 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2625 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2626 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2627 instruction.
2628
2629 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2630 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2631
2632 .. _constantexprs:
2633
2634 Constant Expressions
2635 --------------------
2636
2637 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2638 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2639 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2640 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2641 The following is the syntax for constant expressions:
2642
2643 ``trunc (CST to TYPE)``
2644     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2645     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2646 ``zext (CST to TYPE)``
2647     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2648     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2649 ``sext (CST to TYPE)``
2650     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2651     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2652 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2653     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2654     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2655     must be floating point.
2656 ``fpext (CST to TYPE)``
2657     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2658     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2659     floating point.
2660 ``fptoui (CST to TYPE)``
2661     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2662     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2663     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2664     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2665     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2666 ``fptosi (CST to TYPE)``
2667     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2668     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2669     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2670     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2671     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2672 ``uitofp (CST to TYPE)``
2673     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2674     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2675     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2676     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2677     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2678 ``sitofp (CST to TYPE)``
2679     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2680     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2681     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2682     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2683     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2684 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2685     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2686     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2687     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2688     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2689 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2690     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2691     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2692     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2693     This one is *really* dangerous!
2694 ``bitcast (CST to TYPE)``
2695     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2696     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2697     instruction <i_bitcast>`.
2698 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2699     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2700     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2701     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2702 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2703     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2704     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2705     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2706     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2707 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2708     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2709 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2710     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2711 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2712     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2713 ``extractelement (VAL, IDX)``
2714     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2715     constants.
2716 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2717     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2718     constants.
2719 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2720     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2721     constants.
2722 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2723     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2724     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2725     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2726     least one index value must be specified.
2727 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2728     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2729     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2730     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2731     value must be specified.
2732 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2733     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2734     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2735     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2736     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2737     operations on floating point values are allowed).
2738
2739 Other Values
2740 ============
2741
2742 .. _inlineasmexprs:
2743
2744 Inline Assembler Expressions
2745 ----------------------------
2746
2747 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2748 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2749 value represents the inline assembler as a string (containing the
2750 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2751 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2752 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2753 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2754 assembler expression is:
2755
2756 .. code-block:: llvm
2757
2758     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2759
2760 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2761 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2762 Thus, typically we have:
2763
2764 .. code-block:: llvm
2765
2766     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2767
2768 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2769 marked as having side effects. This is done through the use of the
2770 '``sideeffect``' keyword, like so:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2775
2776 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2777 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2778 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2779 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2780 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2781 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2782
2783 .. code-block:: llvm
2784
2785     call void asm alignstack "eieio", ""()
2786
2787 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2788 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2789 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2790 the only supported dialects. An example is:
2791
2792 .. code-block:: llvm
2793
2794     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2795
2796 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2797 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2798 keyword last.
2799
2800 Inline Asm Metadata
2801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2802
2803 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2804 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2805 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2806 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2807 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2808 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2809 it. For example:
2810
2811 .. code-block:: llvm
2812
2813     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2814     ...
2815     !42 = !{ i32 1234567 }
2816
2817 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2818 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2819 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2820 occurs on.
2821
2822 .. _metadata:
2823
2824 Metadata
2825 ========
2826
2827 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2828 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2829 code generator. One example application of metadata is source-level
2830 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2831
2832 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2833 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2834
2835 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2836
2837 Metadata Nodes and Metadata Strings
2838 -----------------------------------
2839
2840 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2841 contain any character by escaping non-printable characters with
2842 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2843 "``!"test\00"``".
2844
2845 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2846 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2847 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2848 their operand. For example:
2849
2850 .. code-block:: llvm
2851
2852     !{ !"test\00", i32 10}
2853
2854 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2855
2856 .. code-block:: llvm
2857
2858     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2859
2860 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2861 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2862 when metadata operands change.
2863
2864 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2865 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2866 example:
2867
2868 .. code-block:: llvm
2869
2870     !foo = !{!4, !3}
2871
2872 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2873 function is using two metadata arguments:
2874
2875 .. code-block:: llvm
2876
2877     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2878
2879 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2880 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2881
2882 .. code-block:: llvm
2883
2884     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2885
2886 More information about specific metadata nodes recognized by the
2887 optimizers and code generator is found below.
2888
2889 Specialized Metadata Nodes
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2893 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2894 order.
2895
2896 MDLocation
2897 """"""""""
2898
2899 ``MDLocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
2900 mandatory.
2901
2902 .. code-block:: llvm
2903
2904     !0 = !MDLocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
2905
2906 '``tbaa``' Metadata
2907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2908
2909 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2910 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2911 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2912 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2913 custom alias analysis behavior for other languages.
2914
2915 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2916 to three fields, e.g.:
2917
2918 .. code-block:: llvm
2919
2920     !0 = !{ !"an example type tree" }
2921     !1 = !{ !"int", !0 }
2922     !2 = !{ !"float", !0 }
2923     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
2924
2925 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2926 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2927 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2928 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2929 common names.
2930
2931 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2932 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2933 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2934 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2935 from multiple front-ends is handled conservatively.
2936
2937 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2938 indicates that the type is "constant" (meaning
2939 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2940 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2941
2942 '``tbaa.struct``' Metadata
2943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2944
2945 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2946 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2947 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2948 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2949 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2950 of the aggregate.
2951
2952 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2953 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2954
2955 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2956 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2957 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2958 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2959 its tbaa tag. e.g.:
2960
2961 .. code-block:: llvm
2962
2963     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
2964
2965 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2966 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2967 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2968
2969 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2970 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2971 does not carry useful data and need not be preserved.
2972
2973 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2975
2976 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2977 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2978 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2979 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2980 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2981 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2982 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2983 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2984 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2985 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2986 alias.
2987
2988 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2989 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2990 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2991 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2992 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2993
2994 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2995 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2996 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2997 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2998 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2999 optionally be provided as a third list entry.
3000
3001 For example,
3002
3003 .. code-block:: llvm
3004
3005     ; Two scope domains:
3006     !0 = !{!0}
3007     !1 = !{!1}
3008
3009     ; Some scopes in these domains:
3010     !2 = !{!2, !0}
3011     !3 = !{!3, !0}
3012     !4 = !{!4, !1}
3013
3014     ; Some scope lists:
3015     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3016     !6 = !{!4, !3, !2}
3017     !7 = !{!3}
3018
3019     ; These two instructions don't alias:
3020     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3021     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3022
3023     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3024     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3025     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
3026     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3027
3028     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3029     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3030     ; !alias.scope list):
3031     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
3032     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3033
3034 '``fpmath``' Metadata
3035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3036
3037 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3038 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3039 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3040 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3041 it. ULP is defined as follows:
3042
3043     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3044     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3045     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3046     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3047     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3048
3049 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3050 number representing the maximum relative error, for example:
3051
3052 .. code-block:: llvm
3053
3054     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3055
3056 '``range``' Metadata
3057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3058
3059 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3060 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3061 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3062 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3063 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3064 pair. Each pair has the following properties:
3065
3066 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3067 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3068 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3069 -  The range is allowed to wrap.
3070 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3071    ``a!=b``.
3072
3073 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3074 they must be non-contiguous.
3075
3076 Examples:
3077
3078 .. code-block:: llvm
3079
3080       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3081       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3082       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3083       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3084              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3085     ...
3086     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3087     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3088     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3089     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3090
3091 '``llvm.loop``'
3092 ^^^^^^^^^^^^^^^
3093
3094 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3095 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3096 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3097 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3098 specified with the name ``llvm.loop``.
3099
3100 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3101 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3102 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3103 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3104 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3105 constructs:
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109     !0 = !{!0}
3110     !1 = !{!1}
3111
3112 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3113 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3114 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3115 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3116
3117 .. code-block:: llvm
3118
3119       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3120     ...
3121     !0 = !{!0, !1}
3122     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3123
3124 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3126
3127 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3128 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3129 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3130 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3131 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3132 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3133 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3134 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3135 in determining the safety of these transformations.
3136
3137 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3139
3140 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3141 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3142 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3143 example:
3144
3145 .. code-block:: llvm
3146
3147    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3148
3149 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3150 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3151 then the interleave count will be determined automatically.
3152
3153 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3155
3156 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3157 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3158 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3159 0 disables vectorization:
3160
3161 .. code-block:: llvm
3162
3163    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3164    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3165
3166 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3168
3169 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3170 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3171 operand is an integer specifying the width. For example:
3172
3173 .. code-block:: llvm
3174
3175    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3176
3177 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3178 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3179 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3180 determined automatically.
3181
3182 '``llvm.loop.unroll``'
3183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3184
3185 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3186 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3187 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3188 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3189 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3190 optimizer believes it is safe to do so.
3191
3192 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3194
3195 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3196 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3197 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3198 example:
3199
3200 .. code-block:: llvm
3201
3202    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3203
3204 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3205 will be partially unrolled.
3206
3207 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3209
3210 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3211 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3212
3213 .. code-block:: llvm
3214
3215    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3216
3217 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3219
3220 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3221 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3222 For example:
3223
3224 .. code-block:: llvm
3225
3226    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3227
3228 '``llvm.mem``'
3229 ^^^^^^^^^^^^^^^
3230
3231 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3232 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3233
3234 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3236
3237 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3238 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3239 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3240 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3241 with the same loop identifier.
3242
3243 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3244 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3245 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3246 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3247 ``L2``.
3248
3249 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3250 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3251 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3252 loop.  
3253
3254 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3255 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3256 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3257 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3258 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3259 insert new memory instructions into the loop body).
3260
3261 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3262 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3263 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3264
3265 .. code-block:: llvm
3266
3267    for.body:
3268      ...
3269      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3270      ...
3271      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3272      ...
3273      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3274
3275    for.end:
3276    ...
3277    !0 = !{!0}
3278
3279 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3280 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3281 the loop identifier metadata node directly:
3282
3283 .. code-block:: llvm
3284
3285    outer.for.body:
3286      ...
3287      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3288      ...
3289      br label %inner.for.body
3290
3291    inner.for.body:
3292      ...
3293      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3294      ...
3295      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3296      ...
3297      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3298
3299    inner.for.end:
3300      ...
3301      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3302      ...
3303      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3304
3305    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3306    ...
3307    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3308    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3309    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3310
3311 '``llvm.bitsets``'
3312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3313
3314 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3315 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3316
3317 Module Flags Metadata
3318 =====================
3319
3320 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3321 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3322 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3323 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3324 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3325 look it up.
3326
3327 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3328 Each triplet has the following form:
3329
3330 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3331    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3332    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3333    described below.
3334 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3335    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3336    including entries with the **Require** behavior).
3337 -  The third element is the value of the flag.
3338
3339 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3340 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3341 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3342 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3343 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3344 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3345
3346 The following behaviors are supported:
3347
3348 .. list-table::
3349    :header-rows: 1
3350    :widths: 10 90
3351
3352    * - Value
3353      - Behavior
3354
3355    * - 1
3356      - **Error**
3357            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3358            is that of the operands.
3359
3360    * - 2
3361      - **Warning**
3362            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3363            operand for the flag from the first module being linked.
3364
3365    * - 3
3366      - **Require**
3367            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3368            specified value after linking is performed. The value must be a
3369            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3370            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3371            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3372            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3373            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3374
3375    * - 4
3376      - **Override**
3377            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3378            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3379            differ, an error will be emitted.
3380
3381    * - 5
3382      - **Append**
3383            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3384
3385    * - 6
3386      - **AppendUnique**
3387            Appends the two values, which are required to be metadata
3388            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3389            during the append operation.
3390
3391 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3392 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3393 value) or **Override**.
3394
3395 An example of module flags:
3396
3397 .. code-block:: llvm
3398
3399     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3400     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3401     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3402     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3403       !{
3404         !"foo", i32 1
3405       }
3406     }
3407     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3408
3409 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3410    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3411    values are not equal.
3412
3413 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3414    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3415    '37'.
3416
3417 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3418    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3419    warning if their values are not equal.
3420
3421 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3422
3423    ::
3424
3425        !{ !"foo", i32 1 }
3426
3427    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3428    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3429    performed.
3430
3431 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3432 ----------------------------------------------------
3433
3434 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3435 collection in a special section called "image info". The metadata
3436 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3437 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3438 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3439 be merged rather than appended together.
3440
3441 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3442 following key-value pairs:
3443
3444 .. list-table::
3445    :header-rows: 1
3446    :widths: 30 70
3447
3448    * - Key
3449      - Value
3450
3451    * - ``Objective-C Version``
3452      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3453
3454    * - ``Objective-C Image Info Version``
3455      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3456        always 0.
3457
3458    * - ``Objective-C Image Info Section``
3459      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3460        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3461        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3462        Objective-C ABI version 2.
3463
3464    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3465      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3466        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3467        collection supported.
3468
3469    * - ``Objective-C GC Only``
3470      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3471        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3472        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3473
3474 Some important flag interactions:
3475
3476 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3477    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3478    2, then the resulting module has the
3479    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3480 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3481    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3482
3483 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3484 --------------------------------------------
3485
3486 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3487 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3488 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3489 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3490
3491 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3492 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3493 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3494 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3495 list of metadata strings defining linker options.
3496
3497 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3498 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3499 framework::
3500
3501     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3502        !{
3503           !{ !"-lz" },
3504           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3505     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3506
3507 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3508 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3509 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3510 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3511 assembly writer or object file emitter.
3512
3513 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3514 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3515 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3516
3517 C type width Module Flags Metadata
3518 ----------------------------------
3519
3520 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3521 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3522 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3523 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3524 width.
3525
3526 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3527 flags metadata, using the following key-value pairs:
3528
3529 .. list-table::
3530    :header-rows: 1
3531    :widths: 30 70
3532
3533    * - Key
3534      - Value
3535
3536    * - short_wchar
3537      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3538        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3539
3540    * - short_enum
3541      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3542        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3543          represent all of its values.
3544
3545 For example, the following metadata section specifies that the module was
3546 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3547 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3548
3549     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3550     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3551     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3552
3553 .. _intrinsicglobalvariables:
3554
3555 Intrinsic Global Variables
3556 ==========================
3557
3558 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3559 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3560 All globals of this sort should have a section specified as
3561 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3562 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3563
3564 .. _gv_llvmused:
3565
3566 The '``llvm.used``' Global Variable
3567 -----------------------------------
3568
3569 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3570 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3571 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3572 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3573 use of it is:
3574
3575 .. code-block:: llvm
3576
3577     @X = global i8 4
3578     @Y = global i32 123
3579
3580     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3581        i8* @X,
3582        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3583     ], section "llvm.metadata"
3584
3585 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3586 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3587 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3588 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3589 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3590 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3591 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3592
3593 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3594 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3595 molesting the symbol.
3596
3597 .. _gv_llvmcompilerused:
3598
3599 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3600 --------------------------------------------
3601
3602 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3603 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3604 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3605 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3606 by ``@llvm.used``.
3607
3608 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3609 and should not be exposed to source languages.
3610
3611 .. _gv_llvmglobalctors:
3612
3613 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3614 -------------------------------------------
3615
3616 .. code-block:: llvm
3617
3618     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3619     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3620
3621 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3622 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3623 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3624 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3625 functions with the same priority is not defined.
3626
3627 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3628 or function, the initializer function will only run if the associated
3629 data from the current module is not discarded.
3630
3631 .. _llvmglobaldtors:
3632
3633 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3634 -------------------------------------------
3635
3636 .. code-block:: llvm
3637
3638     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3639     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3640
3641 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3642 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3643 The functions referenced by this array will be called in descending
3644 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3645 order of functions with the same priority is not defined.
3646
3647 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3648 or function, the destructor function will only run if the associated
3649 data from the current module is not discarded.
3650
3651 Instruction Reference
3652 =====================
3653
3654 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3655 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3656 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3657 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3658 :ref:`other instructions <otherops>`.
3659
3660 .. _terminators:
3661
3662 Terminator Instructions
3663 -----------------------
3664
3665 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3666 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3667 block should be executed after the current block is finished. These
3668 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3669 control flow, not values (the one exception being the
3670 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3671
3672 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3673 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3674 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3675 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3676
3677 .. _i_ret:
3678
3679 '``ret``' Instruction
3680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3681
3682 Syntax:
3683 """""""
3684
3685 ::
3686
3687       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3688       ret void                 ; Return from void function
3689
3690 Overview:
3691 """""""""
3692
3693 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3694 a value) from a function back to the caller.
3695
3696 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3697 value and then causes control flow, and one that just causes control
3698 flow to occur.
3699
3700 Arguments:
3701 """"""""""
3702
3703 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3704 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3705 class <t_firstclass>`' type.
3706
3707 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3708 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3709 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3710 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3711 value.
3712
3713 Semantics:
3714 """"""""""
3715
3716 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3717 the calling function's context. If the caller is a
3718 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3719 instruction after the call. If the caller was an
3720 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3721 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3722 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3723 value.
3724
3725 Example:
3726 """"""""
3727
3728 .. code-block:: llvm
3729
3730       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3731       ret void                        ; Return from a void function
3732       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3733
3734 .. _i_br:
3735
3736 '``br``' Instruction
3737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3738
3739 Syntax:
3740 """""""
3741
3742 ::
3743
3744       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3745       br label <dest>          ; Unconditional branch
3746
3747 Overview:
3748 """""""""
3749
3750 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3751 different basic block in the current function. There are two forms of
3752 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3753 unconditional branch.
3754
3755 Arguments:
3756 """"""""""
3757
3758 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3759 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3760 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3761
3762 Semantics:
3763 """"""""""
3764
3765 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3766 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3767 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3768 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3769
3770 Example:
3771 """"""""
3772
3773 .. code-block:: llvm
3774
3775     Test:
3776       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3777       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3778     IfEqual:
3779       ret i32 1
3780     IfUnequal:
3781       ret i32 0
3782
3783 .. _i_switch:
3784
3785 '``switch``' Instruction
3786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3787
3788 Syntax:
3789 """""""
3790
3791 ::
3792
3793       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3794
3795 Overview:
3796 """""""""
3797
3798 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3799 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3800 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3801 destinations.
3802
3803 Arguments:
3804 """"""""""
3805
3806 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3807 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3808 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3809 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3810
3811 Semantics:
3812 """"""""""
3813
3814 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3815 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3816 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3817 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3818 to the default destination.
3819
3820 Implementation:
3821 """""""""""""""
3822
3823 Depending on properties of the target machine and the particular
3824 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3825 different ways. For example, it could be generated as a series of
3826 chained conditional branches or with a lookup table.
3827
3828 Example:
3829 """"""""
3830
3831 .. code-block:: llvm
3832
3833      ; Emulate a conditional br instruction
3834      %Val = zext i1 %value to i32
3835      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3836
3837      ; Emulate an unconditional br instruction
3838      switch i32 0, label %dest [ ]
3839
3840      ; Implement a jump table:
3841      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3842                                          i32 1, label %onone
3843                                          i32 2, label %ontwo ]
3844
3845 .. _i_indirectbr:
3846
3847 '``indirectbr``' Instruction
3848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3849
3850 Syntax:
3851 """""""
3852
3853 ::
3854
3855       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3856
3857 Overview:
3858 """""""""
3859
3860 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3861 label within the current function, whose address is specified by
3862 "``address``". Address must be derived from a
3863 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3864
3865 Arguments:
3866 """"""""""
3867
3868 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3869 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3870 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3871 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3872
3873 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3874 accurate understanding of the CFG.
3875
3876 Semantics:
3877 """"""""""
3878
3879 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3880 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3881 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3882 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3883
3884 Implementation:
3885 """""""""""""""
3886
3887 This is typically implemented with a jump through a register.
3888
3889 Example:
3890 """"""""
3891
3892 .. code-block:: llvm
3893
3894      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3895
3896 .. _i_invoke:
3897
3898 '``invoke``' Instruction
3899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3900
3901 Syntax:
3902 """""""
3903
3904 ::
3905
3906       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3907                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3908
3909 Overview:
3910 """""""""
3911
3912 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3913 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3914 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3915 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3916 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3917 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3918 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3919 nearest "exception" label.
3920
3921 The '``exception``' label is a `landing
3922 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3923 '``exception``' label is required to have the
3924 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3925 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3926 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3927 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3928 instruction, so that the important information contained within the
3929 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3930
3931 Arguments:
3932 """"""""""
3933
3934 This instruction requires several arguments:
3935
3936 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3937    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3938    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3939 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3940    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3941    are valid here.
3942 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3943    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3944    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3945    branching off an arbitrary pointer to function value.
3946 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3947    function to be invoked.
3948 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3949    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3950    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3951    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3952    extra arguments can be specified.
3953 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3954    executes a '``ret``' instruction.
3955 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3956    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3957    mechanism.
3958 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3959    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3960    attributes are valid here.
3961
3962 Semantics:
3963 """"""""""
3964
3965 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3966 instruction in most regards. The primary difference is that it
3967 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3968 library to unwind the stack.
3969
3970 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3971 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3972 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3973 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3974
3975 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3976 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3977 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3978 return value is available.
3979
3980 Example:
3981 """"""""
3982
3983 .. code-block:: llvm
3984
3985       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3986                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3987       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3988                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3989
3990 .. _i_resume:
3991
3992 '``resume``' Instruction
3993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3994
3995 Syntax:
3996 """""""
3997
3998 ::
3999
4000       resume <type> <value>
4001
4002 Overview:
4003 """""""""
4004
4005 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4006 successors.
4007
4008 Arguments:
4009 """"""""""
4010
4011 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4012 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4013 function.
4014
4015 Semantics:
4016 """"""""""
4017
4018 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4019 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4020 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4021
4022 Example:
4023 """"""""
4024
4025 .. code-block:: llvm
4026
4027       resume { i8*, i32 } %exn
4028
4029 .. _i_unreachable:
4030
4031 '``unreachable``' Instruction
4032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4033
4034 Syntax:
4035 """""""
4036
4037 ::
4038
4039       unreachable
4040
4041 Overview:
4042 """""""""
4043
4044 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4045 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4046 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4047 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4048
4049 Semantics:
4050 """"""""""
4051
4052 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4053
4054 .. _binaryops:
4055
4056 Binary Operations
4057 -----------------
4058
4059 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4060 They require two operands of the same type, execute an operation on
4061 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4062 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4063 result value has the same type as its operands.
4064
4065 There are several different binary operators:
4066
4067 .. _i_add:
4068
4069 '``add``' Instruction
4070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4071
4072 Syntax:
4073 """""""
4074
4075 ::
4076
4077       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4078       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4079       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4080       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4081
4082 Overview:
4083 """""""""
4084
4085 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4086
4087 Arguments:
4088 """"""""""
4089
4090 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4091 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4092 arguments must have identical types.
4093
4094 Semantics:
4095 """"""""""
4096
4097 The value produced is the integer sum of the two operands.
4098
4099 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4100 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4101 the result.
4102
4103 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4104 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4105
4106 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4107 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4108 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4109 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4110
4111 Example:
4112 """"""""
4113
4114 .. code-block:: llvm
4115
4116       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4117
4118 .. _i_fadd:
4119
4120 '``fadd``' Instruction
4121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4122
4123 Syntax:
4124 """""""
4125
4126 ::
4127
4128       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4129
4130 Overview:
4131 """""""""
4132
4133 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4134
4135 Arguments:
4136 """"""""""
4137
4138 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4139 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4140 Both arguments must have identical types.
4141
4142 Semantics:
4143 """"""""""
4144
4145 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4146 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4147 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4148 optimizations:
4149
4150 Example:
4151 """"""""
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4156
4157 '``sub``' Instruction
4158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4159
4160 Syntax:
4161 """""""
4162
4163 ::
4164
4165       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4166       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4167       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4168       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4169
4170 Overview:
4171 """""""""
4172
4173 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4174
4175 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4176 instruction present in most other intermediate representations.
4177
4178 Arguments:
4179 """"""""""
4180
4181 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4182 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4183 arguments must have identical types.
4184
4185 Semantics:
4186 """"""""""
4187
4188 The value produced is the integer difference of the two operands.
4189
4190 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4191 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4192 the result.
4193
4194 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4195 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4196
4197 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4198 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4199 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4200 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4201
4202 Example:
4203 """"""""
4204
4205 .. code-block:: llvm
4206
4207       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4208       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4209
4210 .. _i_fsub:
4211
4212 '``fsub``' Instruction
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 Syntax:
4216 """""""
4217
4218 ::
4219
4220       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4221
4222 Overview:
4223 """""""""
4224
4225 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4226
4227 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4228 instruction present in most other intermediate representations.
4229
4230 Arguments:
4231 """"""""""
4232
4233 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4234 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4235 Both arguments must have identical types.
4236
4237 Semantics:
4238 """"""""""
4239
4240 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4241 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4242 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4243 unsafe floating point optimizations:
4244
4245 Example:
4246 """"""""
4247
4248 .. code-block:: llvm
4249
4250       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4251       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4252
4253 '``mul``' Instruction
4254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4255
4256 Syntax:
4257 """""""
4258
4259 ::
4260
4261       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4262       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4263       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4264       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4265
4266 Overview:
4267 """""""""
4268
4269 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4270
4271 Arguments:
4272 """"""""""
4273
4274 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4275 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4276 arguments must have identical types.
4277
4278 Semantics:
4279 """"""""""
4280
4281 The value produced is the integer product of the two operands.
4282
4283 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4284 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4285 bit width of the result.
4286
4287 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4288 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4289 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4290 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4291 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4292 product.
4293
4294 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4295 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4296 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4297 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4298
4299 Example:
4300 """"""""
4301
4302 .. code-block:: llvm
4303
4304       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4305
4306 .. _i_fmul:
4307
4308 '``fmul``' Instruction
4309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4310
4311 Syntax:
4312 """""""
4313
4314 ::
4315
4316       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4317
4318 Overview:
4319 """""""""
4320
4321 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4322
4323 Arguments:
4324 """"""""""
4325
4326 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4327 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4328 Both arguments must have identical types.
4329
4330 Semantics:
4331 """"""""""
4332
4333 The value produced is the floating point product of the two operands.
4334 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4335 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4336 unsafe floating point optimizations:
4337
4338 Example:
4339 """"""""
4340
4341 .. code-block:: llvm
4342
4343       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4344
4345 '``udiv``' Instruction
4346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4347
4348 Syntax:
4349 """""""
4350
4351 ::
4352
4353       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4354       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4355
4356 Overview:
4357 """""""""
4358
4359 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4360
4361 Arguments:
4362 """"""""""
4363
4364 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4365 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4366 arguments must have identical types.
4367
4368 Semantics:
4369 """"""""""
4370
4371 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4372
4373 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4374 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4375
4376 Division by zero leads to undefined behavior.
4377
4378 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4379 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4380 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4381
4382 Example:
4383 """"""""
4384
4385 .. code-block:: llvm
4386
4387       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4388
4389 '``sdiv``' Instruction
4390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4391
4392 Syntax:
4393 """""""
4394
4395 ::
4396
4397       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4398       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4399
4400 Overview:
4401 """""""""
4402
4403 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4404
4405 Arguments:
4406 """"""""""
4407
4408 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4409 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4410 arguments must have identical types.
4411
4412 Semantics:
4413 """"""""""
4414
4415 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4416 rounded towards zero.
4417
4418 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4419 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4420
4421 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4422 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4423 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4424
4425 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4426 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4427
4428 Example:
4429 """"""""
4430
4431 .. code-block:: llvm
4432
4433       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4434
4435 .. _i_fdiv:
4436
4437 '``fdiv``' Instruction
4438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4439
4440 Syntax:
4441 """""""
4442
4443 ::
4444
4445       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4446
4447 Overview:
4448 """""""""
4449
4450 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4451
4452 Arguments:
4453 """"""""""
4454
4455 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4456 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4457 Both arguments must have identical types.
4458
4459 Semantics:
4460 """"""""""
4461
4462 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4463 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4464 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4465 unsafe floating point optimizations:
4466
4467 Example:
4468 """"""""
4469
4470 .. code-block:: llvm
4471
4472       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4473
4474 '``urem``' Instruction
4475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4476
4477 Syntax:
4478 """""""
4479
4480 ::
4481
4482       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4483
4484 Overview:
4485 """""""""
4486
4487 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4488 division of its two arguments.
4489
4490 Arguments:
4491 """"""""""
4492
4493 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4494 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4495 arguments must have identical types.
4496
4497 Semantics:
4498 """"""""""
4499
4500 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4501 This instruction always performs an unsigned division to get the
4502 remainder.
4503
4504 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4505 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4506
4507 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4508
4509 Example:
4510 """"""""
4511
4512 .. code-block:: llvm
4513
4514       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4515
4516 '``srem``' Instruction
4517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4518
4519 Syntax:
4520 """""""
4521
4522 ::
4523
4524       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4525
4526 Overview:
4527 """""""""
4528
4529 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4530 division of its two operands. This instruction can also take
4531 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4532 must be integers.
4533
4534 Arguments:
4535 """"""""""
4536
4537 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4538 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4539 arguments must have identical types.
4540
4541 Semantics:
4542 """"""""""
4543
4544 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4545 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4546 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4547 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4548 difference, see `The Math
4549 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4550 table of how this is implemented in various languages, please see
4551 `Wikipedia: modulo
4552 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4553
4554 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4555 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4556
4557 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4558 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4559 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4560 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4561 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4562 result of the division and the remainder.)
4563
4564 Example:
4565 """"""""
4566
4567 .. code-block:: llvm
4568
4569       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4570
4571 .. _i_frem:
4572
4573 '``frem``' Instruction
4574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4575
4576 Syntax:
4577 """""""
4578
4579 ::
4580
4581       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4582
4583 Overview:
4584 """""""""
4585
4586 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4587 its two operands.
4588
4589 Arguments:
4590 """"""""""
4591
4592 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4593 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4594 Both arguments must have identical types.
4595
4596 Semantics:
4597 """"""""""
4598
4599 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4600 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4601 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4602 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4603
4604 Example:
4605 """"""""
4606
4607 .. code-block:: llvm
4608
4609       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4610
4611 .. _bitwiseops:
4612
4613 Bitwise Binary Operations
4614 -------------------------
4615
4616 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4617 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4618 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4619 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4620 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4621
4622 '``shl``' Instruction
4623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4624
4625 Syntax:
4626 """""""
4627
4628 ::
4629
4630       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4631       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4632       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4633       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4634
4635 Overview:
4636 """""""""
4637
4638 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4639 a specified number of bits.
4640
4641 Arguments:
4642 """"""""""
4643
4644 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4645 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4646 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4647
4648 Semantics:
4649 """"""""""
4650
4651 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4652 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4653 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4654 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4655 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4656 in ``op2``.
4657
4658 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4659 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4660 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4661 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4662 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4663 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4664 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4665
4666 Example:
4667 """"""""
4668
4669 .. code-block:: llvm
4670
4671       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4672       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4673       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4674       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4675       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4676
4677 '``lshr``' Instruction
4678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4679
4680 Syntax:
4681 """""""
4682
4683 ::
4684
4685       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4686       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4687
4688 Overview:
4689 """""""""
4690
4691 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4692 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4693
4694 Arguments:
4695 """"""""""
4696
4697 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4698 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4699 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4700
4701 Semantics:
4702 """"""""""
4703
4704 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4705 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4706 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4707 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4708 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4709 corresponding shift amount in ``op2``.
4710
4711 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4712 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4713 non-zero.
4714
4715 Example:
4716 """"""""
4717
4718 .. code-block:: llvm
4719
4720       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4721       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4722       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4723       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4724       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4725       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4726
4727 '``ashr``' Instruction
4728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4729
4730 Syntax:
4731 """""""
4732
4733 ::
4734
4735       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4736       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4737
4738 Overview:
4739 """""""""
4740
4741 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4742 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4743 extension.
4744
4745 Arguments:
4746 """"""""""
4747
4748 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4749 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4750 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4751
4752 Semantics:
4753 """"""""""
4754
4755 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4756 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4757 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4758 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4759 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4760 corresponding shift amount in ``op2``.
4761
4762 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4763 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4764 non-zero.
4765
4766 Example:
4767 """"""""
4768
4769 .. code-block:: llvm
4770
4771       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4772       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4773       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4774       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4775       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4776       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4777
4778 '``and``' Instruction
4779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4780
4781 Syntax:
4782 """""""
4783
4784 ::
4785
4786       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4787
4788 Overview:
4789 """""""""
4790
4791 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4792 operands.
4793
4794 Arguments:
4795 """"""""""
4796
4797 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4798 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4799 arguments must have identical types.
4800
4801 Semantics:
4802 """"""""""
4803
4804 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4805
4806 +-----+-----+-----+
4807 | In0 | In1 | Out |
4808 +-----+-----+-----+
4809 |   0 |   0 |   0 |
4810 +-----+-----+-----+
4811 |   0 |   1 |   0 |
4812 +-----+-----+-----+
4813 |   1 |   0 |   0 |
4814 +-----+-----+-----+
4815 |   1 |   1 |   1 |
4816 +-----+-----+-----+
4817
4818 Example:
4819 """"""""
4820
4821 .. code-block:: llvm
4822
4823       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4824       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4825       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4826
4827 '``or``' Instruction
4828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4829
4830 Syntax:
4831 """""""
4832
4833 ::
4834
4835       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4836
4837 Overview:
4838 """""""""
4839
4840 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4841 two operands.
4842
4843 Arguments:
4844 """"""""""
4845
4846 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4847 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4848 arguments must have identical types.
4849
4850 Semantics:
4851 """"""""""
4852
4853 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4854
4855 +-----+-----+-----+
4856 | In0 | In1 | Out |
4857 +-----+-----+-----+
4858 |   0 |   0 |   0 |
4859 +-----+-----+-----+
4860 |   0 |   1 |   1 |
4861 +-----+-----+-----+
4862 |   1 |   0 |   1 |
4863 +-----+-----+-----+
4864 |   1 |   1 |   1 |
4865 +-----+-----+-----+
4866
4867 Example:
4868 """"""""
4869
4870 ::
4871
4872       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4873       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4874       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4875
4876 '``xor``' Instruction
4877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4878
4879 Syntax:
4880 """""""
4881
4882 ::
4883
4884       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4885
4886 Overview:
4887 """""""""
4888
4889 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4890 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4891 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4892
4893 Arguments:
4894 """"""""""
4895
4896 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4897 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4898 arguments must have identical types.
4899
4900 Semantics:
4901 """"""""""
4902
4903 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4904
4905 +-----+-----+-----+
4906 | In0 | In1 | Out |
4907 +-----+-----+-----+
4908 |   0 |   0 |   0 |
4909 +-----+-----+-----+
4910 |   0 |   1 |   1 |
4911 +-----+-----+-----+
4912 |   1 |   0 |   1 |
4913 +-----+-----+-----+
4914 |   1 |   1 |   0 |
4915 +-----+-----+-----+
4916
4917 Example:
4918 """"""""
4919
4920 .. code-block:: llvm
4921
4922       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4923       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4924       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4925       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4926
4927 Vector Operations
4928 -----------------
4929
4930 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4931 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4932 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4933 While LLVM does directly support these vector operations, many
4934 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4935 take full advantage of a specific target.
4936
4937 .. _i_extractelement:
4938
4939 '``extractelement``' Instruction
4940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4941
4942 Syntax:
4943 """""""
4944
4945 ::
4946
4947       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4948
4949 Overview:
4950 """""""""
4951
4952 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4953 from a vector at a specified index.
4954
4955 Arguments:
4956 """"""""""
4957
4958 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4959 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4960 the position from which to extract the element. The index may be a
4961 variable of any integer type.
4962
4963 Semantics:
4964 """"""""""
4965
4966 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4967 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4968 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4969
4970 Example:
4971 """"""""
4972
4973 .. code-block:: llvm
4974
4975       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4976
4977 .. _i_insertelement:
4978
4979 '``insertelement``' Instruction
4980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4981
4982 Syntax:
4983 """""""
4984
4985 ::
4986
4987       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4988
4989 Overview:
4990 """""""""
4991
4992 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4993 vector at a specified index.
4994
4995 Arguments:
4996 """"""""""
4997
4998 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4999 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5000 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5001 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5002 index may be a variable of any integer type.
5003
5004 Semantics:
5005 """"""""""
5006
5007 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5008 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5009 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5010 undefined.
5011
5012 Example:
5013 """"""""
5014
5015 .. code-block:: llvm
5016
5017       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5018
5019 .. _i_shufflevector:
5020
5021 '``shufflevector``' Instruction
5022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5023
5024 Syntax:
5025 """""""
5026
5027 ::
5028
5029       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5030
5031 Overview:
5032 """""""""
5033
5034 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5035 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5036 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5037
5038 Arguments:
5039 """"""""""
5040
5041 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5042 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5043 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5044 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5045 same as the element type of the first two operands.
5046
5047 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5048 constant integer or undef values.
5049
5050 Semantics:
5051 """"""""""
5052
5053 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5054 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5055 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5056 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5057 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5058 only one vector.
5059
5060 Example:
5061 """"""""
5062
5063 .. code-block:: llvm
5064
5065       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5066                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5067       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5068                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5069       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5070                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5071       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5072                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5073
5074 Aggregate Operations
5075 --------------------
5076
5077 LLVM supports several instructions for working with
5078 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5079
5080 .. _i_extractvalue:
5081
5082 '``extractvalue``' Instruction
5083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5084
5085 Syntax:
5086 """""""
5087
5088 ::
5089
5090       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5091
5092 Overview:
5093 """""""""
5094
5095 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5096 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5097
5098 Arguments:
5099 """"""""""
5100
5101 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5102 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5103 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5104 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5105
5106 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5107
5108 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5109    omitted and assumed to be zero.
5110 -  At least one index must be specified.
5111 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5112
5113 Semantics:
5114 """"""""""
5115
5116 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5117 the index operands.
5118
5119 Example:
5120 """"""""
5121
5122 .. code-block:: llvm
5123
5124       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5125
5126 .. _i_insertvalue:
5127
5128 '``insertvalue``' Instruction
5129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5130
5131 Syntax:
5132 """""""
5133
5134 ::
5135
5136       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5137
5138 Overview:
5139 """""""""
5140
5141 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5142 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5143
5144 Arguments:
5145 """"""""""
5146
5147 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5148 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5149 a first-class value to insert. The following operands are constant
5150 indices indicating the position at which to insert the value in a
5151 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5152 to insert must have the same type as the value identified by the
5153 indices.
5154
5155 Semantics:
5156 """"""""""
5157
5158 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5159 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5160 indices is that of ``elt``.
5161
5162 Example:
5163 """"""""
5164
5165 .. code-block:: llvm
5166
5167       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5168       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5169       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5170
5171 .. _memoryops:
5172
5173 Memory Access and Addressing Operations
5174 ---------------------------------------
5175
5176 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5177 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5178 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5179 memory in LLVM.
5180
5181 .. _i_alloca:
5182
5183 '``alloca``' Instruction
5184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5185
5186 Syntax:
5187 """""""
5188
5189 ::
5190
5191       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5192
5193 Overview:
5194 """""""""
5195
5196 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5197 currently executing function, to be automatically released when this
5198 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5199 generic address space (address space zero).
5200
5201 Arguments:
5202 """"""""""
5203
5204 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5205 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5206 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5207 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5208 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5209 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5210 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5211 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5212 boundary compatible with the type.
5213
5214 '``type``' may be any sized type.
5215
5216 Semantics:
5217 """"""""""
5218
5219 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5220 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5221 memory is automatically released when the function returns. The
5222 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5223 variables that must have an address available. When the function returns
5224 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5225 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5226 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5227 is not specified.
5228
5229 Example:
5230 """"""""
5231
5232 .. code-block:: llvm
5233
5234       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5235       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5236       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5237       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5238
5239 .. _i_load:
5240
5241 '``load``' Instruction
5242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5243
5244 Syntax:
5245 """""""
5246
5247 ::
5248
5249       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5250       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5251       !<index> = !{ i32 1 }
5252
5253 Overview:
5254 """""""""
5255
5256 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5257
5258 Arguments:
5259 """"""""""
5260
5261 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5262 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5263 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5264 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5265 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5266 operations <volatile>`.
5267
5268 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5269 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5270 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5271 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5272 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5273 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5274 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5275 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5276 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5277 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5278 any defined semantics for atomic loads.
5279
5280 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5281 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5282 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5283 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5284 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5285 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5286 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5287 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5288
5289 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5290 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5291 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5292 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5293 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5294 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5295 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5296
5297 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5298 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5299 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5300 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5301 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5302 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5303 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5304 its value is henceforth unchanging.  
5305
5306 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5307 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5308 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5309 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5310 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5311 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5312 to loads of a pointer type.  
5313
5314 Semantics:
5315 """"""""""
5316
5317 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5318 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5319 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5320 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5321 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5322 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5323 written using a store of the same type.
5324
5325 Examples:
5326 """""""""
5327
5328 .. code-block:: llvm
5329
5330       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5331       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5332       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5333
5334 .. _i_store:
5335
5336 '``store``' Instruction
5337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5338
5339 Syntax:
5340 """""""
5341
5342 ::
5343
5344       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5345       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5346
5347 Overview:
5348 """""""""
5349
5350 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5351
5352 Arguments:
5353 """"""""""
5354
5355 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5356 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5357 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5358 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5359 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5360 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5361 operations <volatile>`.
5362
5363 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5364 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5365 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5366 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5367 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5368 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5369 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5370 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5371 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5372 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5373 have any defined semantics for atomic stores.
5374
5375 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5376 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5377 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5378 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5379 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5380 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5381 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5382 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5383
5384 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5385 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5386 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5387 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5388 be reused in the cache. The code generator may select special
5389 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5390 x86.
5391
5392 Semantics:
5393 """"""""""
5394
5395 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5396 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5397 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5398 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5399 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5400 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5401 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5402 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5403
5404 Example:
5405 """"""""
5406
5407 .. code-block:: llvm
5408
5409       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5410       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5411       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5412
5413 .. _i_fence:
5414
5415 '``fence``' Instruction
5416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5417
5418 Syntax:
5419 """""""
5420
5421 ::
5422
5423       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5424
5425 Overview:
5426 """""""""
5427
5428 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5429 between operations.
5430
5431 Arguments:
5432 """"""""""
5433
5434 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5435 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5436 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5437
5438 Semantics:
5439 """"""""""
5440
5441 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5442 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5443 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5444 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5445 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5446 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5447 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5448 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5449 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5450 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5451 *happens-before* edge.
5452
5453 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5454 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5455 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5456
5457 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5458 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5459 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5460
5461 Example:
5462 """"""""
5463
5464 .. code-block:: llvm
5465
5466       fence acquire                          ; yields void
5467       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5468
5469 .. _i_cmpxchg:
5470
5471 '``cmpxchg``' Instruction
5472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5473
5474 Syntax:
5475 """""""
5476
5477 ::
5478
5479       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5480
5481 Overview:
5482 """""""""
5483
5484 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5485 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5486 equal, it tries to store a new value into the memory.
5487
5488 Arguments:
5489 """"""""""
5490
5491 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5492 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5493 address, and a new value to place at that address if the compared values
5494 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5495 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5496 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5497 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5498 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5499 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5500 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5501
5502 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5503 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5504 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5505 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5506 ``release`` or ``acq_rel``.
5507
5508 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5509 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5510 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5511 respect to all other code in the system.
5512
5513 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5514 equal to the size in memory of the operand.
5515
5516 Semantics:
5517 """"""""""
5518
5519 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5520 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5521 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5522 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5523
5524 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5525 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5526 matched.
5527
5528 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5529 if the value loaded equals ``cmp``.
5530
5531 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5532 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5533 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5534
5535 Example:
5536 """"""""
5537
5538 .. code-block:: llvm
5539
5540     entry:
5541       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5542       br label %loop
5543
5544     loop:
5545       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5546       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5547       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5548       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5549       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5550       br i1 %success, label %done, label %loop
5551
5552     done:
5553       ...
5554
5555 .. _i_atomicrmw:
5556
5557 '``atomicrmw``' Instruction
5558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5559
5560 Syntax:
5561 """""""
5562
5563 ::
5564
5565       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5566
5567 Overview:
5568 """""""""
5569
5570 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5571
5572 Arguments:
5573 """"""""""
5574
5575 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5576 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5577 operation. The operation must be one of the following keywords:
5578
5579 -  xchg
5580 -  add
5581 -  sub
5582 -  and
5583 -  nand
5584 -  or
5585 -  xor
5586 -  max
5587 -  min
5588 -  umax
5589 -  umin
5590
5591 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5592 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5593 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5594 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5595 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5596 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5597 operations <volatile>`.
5598
5599 Semantics:
5600 """"""""""
5601
5602 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5603 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5604 value at the location is returned. The modification is specified by the
5605 operation argument:
5606
5607 -  xchg: ``*ptr = val``
5608 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5609 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5610 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5611 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5612 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5613 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5614 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5615 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5616 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5617    comparison)
5618 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5619    comparison)
5620
5621 Example:
5622 """"""""
5623
5624 .. code-block:: llvm
5625
5626       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5627
5628 .. _i_getelementptr:
5629
5630 '``getelementptr``' Instruction
5631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5632
5633 Syntax:
5634 """""""
5635
5636 ::
5637
5638       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5639       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5640       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5641
5642 Overview:
5643 """""""""
5644
5645 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5646 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5647 address calculation only and does not access memory.
5648
5649 Arguments:
5650 """"""""""
5651
5652 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5653 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5654 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5655 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5656 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5657 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5658 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5659 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5660 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5661 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5662 would require loading the pointer before continuing calculation.
5663
5664 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5665 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5666 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5667 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5668 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5669 required to be constant. These integers are treated as signed values
5670 where relevant.
5671
5672 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5673 to LLVM:
5674
5675 .. code-block:: c
5676
5677     struct RT {
5678       char A;
5679       int B[10][20];
5680       char C;
5681     };
5682     struct ST {
5683       int X;
5684       double Y;
5685       struct RT Z;
5686     };
5687
5688     int *foo(struct ST *s) {
5689       return &s[1].Z.B[5][13];
5690     }
5691
5692 The LLVM code generated by Clang is:
5693
5694 .. code-block:: llvm
5695
5696     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5697     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5698
5699     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5700     entry:
5701       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5702       ret i32* %arrayidx
5703     }
5704
5705 Semantics:
5706 """"""""""
5707
5708 In the example above, the first index is indexing into the
5709 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5710 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5711 indexes into the third element of the structure, yielding a
5712 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5713 structure. The third index indexes into the second element of the
5714 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5715 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5716 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5717 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5718
5719 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5720 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5721 for the given testcase is equivalent to:
5722
5723 .. code-block:: llvm
5724
5725     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5726       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5727       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5728       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5729       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5730       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5731       ret i32* %t5
5732     }
5733
5734 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5735 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5736 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5737 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5738 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5739 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5740 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5741 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5742 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5743 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5744
5745 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5746 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5747 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5748 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5749 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5750 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5751 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5752 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5753 information.
5754
5755 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5756 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5757
5758 Example:
5759 """"""""
5760
5761 .. code-block:: llvm
5762
5763         ; yields [12 x i8]*:aptr
5764         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5765         ; yields i8*:vptr
5766         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5767         ; yields i8*:eptr
5768         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5769         ; yields i32*:iptr
5770         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5771
5772 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5773 must be a vector with the same number of elements. For example:
5774
5775 .. code-block:: llvm
5776
5777      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5778
5779 Conversion Operations
5780 ---------------------
5781
5782 The instructions in this category are the conversion instructions
5783 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5784 various bit conversions on the operand.
5785
5786 '``trunc .. to``' Instruction
5787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5788
5789 Syntax:
5790 """""""
5791
5792 ::
5793
5794       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5795
5796 Overview:
5797 """""""""
5798
5799 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5800
5801 Arguments:
5802 """"""""""
5803
5804 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5805 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5806 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5807 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5808 types are not allowed.
5809
5810 Semantics:
5811 """"""""""
5812
5813 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5814 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5815 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5816 It will always truncate bits.
5817
5818 Example:
5819 """"""""
5820
5821 .. code-block:: llvm
5822
5823       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5824       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5825       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5826       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5827
5828 '``zext .. to``' Instruction
5829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5830
5831 Syntax:
5832 """""""
5833
5834 ::
5835
5836       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5837
5838 Overview:
5839 """""""""
5840
5841 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5842
5843 Arguments:
5844 """"""""""
5845
5846 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5847 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5848 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5849 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5850
5851 Semantics:
5852 """"""""""
5853
5854 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5855 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5856
5857 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5858
5859 Example:
5860 """"""""
5861
5862 .. code-block:: llvm
5863
5864       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5865       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5866       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5867
5868 '``sext .. to``' Instruction
5869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5870
5871 Syntax:
5872 """""""
5873
5874 ::
5875
5876       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5877
5878 Overview:
5879 """""""""
5880
5881 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5882
5883 Arguments:
5884 """"""""""
5885
5886 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5887 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5888 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5889 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5890
5891 Semantics:
5892 """"""""""
5893
5894 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5895 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5896 of the type ``ty2``.
5897
5898 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5899
5900 Example:
5901 """"""""
5902
5903 .. code-block:: llvm
5904
5905       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5906       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5907       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5908
5909 '``fptrunc .. to``' Instruction
5910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5911
5912 Syntax:
5913 """""""
5914
5915 ::
5916
5917       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5918
5919 Overview:
5920 """""""""
5921
5922 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5923
5924 Arguments:
5925 """"""""""
5926
5927 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5928 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5929 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5930 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5931
5932 Semantics:
5933 """"""""""
5934
5935 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5936 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5937 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5938 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5939
5940 Example:
5941 """"""""
5942
5943 .. code-block:: llvm
5944
5945       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5946       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5947
5948 '``fpext .. to``' Instruction
5949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5950
5951 Syntax:
5952 """""""
5953
5954 ::
5955
5956       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5957
5958 Overview:
5959 """""""""
5960
5961 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5962 point value.
5963
5964 Arguments:
5965 """"""""""
5966
5967 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5968 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5969 to. The source type must be smaller than the destination type.
5970
5971 Semantics:
5972 """"""""""
5973
5974 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5975 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5976 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5977 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5978 *no-op cast* for a floating point cast.
5979
5980 Example:
5981 """"""""
5982
5983 .. code-block:: llvm
5984
5985       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5986       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5987
5988 '``fptoui .. to``' Instruction
5989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5990
5991 Syntax:
5992 """""""
5993
5994 ::
5995
5996       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5997
5998 Overview:
5999 """""""""
6000
6001 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6002 integer equivalent of type ``ty2``.
6003
6004 Arguments:
6005 """"""""""
6006
6007 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6008 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6009 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6010 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6011 type with the same number of elements as ``ty``
6012
6013 Semantics:
6014 """"""""""
6015
6016 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6017 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6018 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6019 are undefined.
6020
6021 Example:
6022 """"""""
6023
6024 .. code-block:: llvm
6025
6026       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6027       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6028       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6029
6030 '``fptosi .. to``' Instruction
6031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6032
6033 Syntax:
6034 """""""
6035
6036 ::
6037
6038       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6039
6040 Overview:
6041 """""""""
6042
6043 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6044 ``value`` to type ``ty2``.
6045
6046 Arguments:
6047 """"""""""
6048
6049 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6050 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6051 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6052 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6053 type with the same number of elements as ``ty``
6054
6055 Semantics:
6056 """"""""""
6057
6058 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6059 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6060 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6061 are undefined.
6062
6063 Example:
6064 """"""""
6065
6066 .. code-block:: llvm
6067
6068       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6069       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6070       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6071
6072 '``uitofp .. to``' Instruction
6073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6074
6075 Syntax:
6076 """""""
6077
6078 ::
6079
6080       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6081
6082 Overview:
6083 """""""""
6084
6085 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6086 and converts that value to the ``ty2`` type.
6087
6088 Arguments:
6089 """"""""""
6090
6091 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6092 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6093 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6094 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6095 type with the same number of elements as ``ty``
6096
6097 Semantics:
6098 """"""""""
6099
6100 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6101 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6102 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6103 are undefined.
6104
6105 Example:
6106 """"""""
6107
6108 .. code-block:: llvm
6109
6110       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6111       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6112
6113 '``sitofp .. to``' Instruction
6114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6115
6116 Syntax:
6117 """""""
6118
6119 ::
6120
6121       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6122
6123 Overview:
6124 """""""""
6125
6126 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6127 converts that value to the ``ty2`` type.
6128
6129 Arguments:
6130 """"""""""
6131
6132 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6133 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6134 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6135 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6136 type with the same number of elements as ``ty``
6137
6138 Semantics:
6139 """"""""""
6140
6141 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6142 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6143 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6144 undefined.
6145
6146 Example:
6147 """"""""
6148
6149 .. code-block:: llvm
6150
6151       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6152       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6153
6154 .. _i_ptrtoint:
6155
6156 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6158
6159 Syntax:
6160 """""""
6161
6162 ::
6163
6164       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6165
6166 Overview:
6167 """""""""
6168
6169 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6170 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6171
6172 Arguments:
6173 """"""""""
6174
6175 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6176 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6177 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6178 a vector of integers type.
6179
6180 Semantics:
6181 """"""""""
6182
6183 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6184 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6185 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6186 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6187 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6188 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6189 change.
6190
6191 Example:
6192 """"""""
6193
6194 .. code-block:: llvm
6195
6196       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6197       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6198       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6199
6200 .. _i_inttoptr:
6201
6202 '``inttoptr .. to``' Instruction
6203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6204
6205 Syntax:
6206 """""""
6207
6208 ::
6209
6210       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6211
6212 Overview:
6213 """""""""
6214
6215 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6216 pointer type, ``ty2``.
6217
6218 Arguments:
6219 """"""""""
6220
6221 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6222 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6223 type.
6224
6225 Semantics:
6226 """"""""""
6227
6228 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6229 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6230 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6231 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6232 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6233 nothing is done (*no-op cast*).
6234
6235 Example:
6236 """"""""
6237
6238 .. code-block:: llvm
6239
6240       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6241       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6242       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6243       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6244
6245 .. _i_bitcast:
6246
6247 '``bitcast .. to``' Instruction
6248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6249
6250 Syntax:
6251 """""""
6252
6253 ::
6254
6255       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6256
6257 Overview:
6258 """""""""
6259
6260 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6261 changing any bits.
6262
6263 Arguments:
6264 """"""""""
6265
6266 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6267 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6268 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6269 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6270 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6271 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6272 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6273 long as they have the same size).
6274
6275 Semantics:
6276 """"""""""
6277
6278 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6279 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6280 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6281 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6282 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6283 pointers) types with the same address space through this instruction.
6284 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6285 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6286
6287 Example:
6288 """"""""
6289
6290 .. code-block:: llvm
6291
6292       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6293       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6294       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6295       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6296
6297 .. _i_addrspacecast:
6298
6299 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6301
6302 Syntax:
6303 """""""
6304
6305 ::
6306
6307       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6308
6309 Overview:
6310 """""""""
6311
6312 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6313 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6314
6315 Arguments:
6316 """"""""""
6317
6318 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6319 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6320 address space.
6321
6322 Semantics:
6323 """"""""""
6324
6325 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6326 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6327 value modification, depending on the target and the address space
6328 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6329 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6330 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6331 location.
6332
6333 Example:
6334 """"""""
6335
6336 .. code-block:: llvm
6337
6338       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6339       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6340       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6341
6342 .. _otherops:
6343
6344 Other Operations
6345 ----------------
6346
6347 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6348 which defy better classification.
6349
6350 .. _i_icmp:
6351
6352 '``icmp``' Instruction
6353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6354
6355 Syntax:
6356 """""""
6357
6358 ::
6359
6360       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6361
6362 Overview:
6363 """""""""
6364
6365 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6366 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6367 pointer, or pointer vector operands.
6368
6369 Arguments:
6370 """"""""""
6371
6372 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6373 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6374 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6375
6376 #. ``eq``: equal
6377 #. ``ne``: not equal
6378 #. ``ugt``: unsigned greater than
6379 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6380 #. ``ult``: unsigned less than
6381 #. ``ule``: unsigned less or equal
6382 #. ``sgt``: signed greater than
6383 #. ``sge``: signed greater or equal
6384 #. ``slt``: signed less than
6385 #. ``sle``: signed less or equal
6386
6387 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6388 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6389 must also be identical types.
6390
6391 Semantics:
6392 """"""""""
6393
6394 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6395 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6396 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6397
6398 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6399    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6400 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6401    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6402 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6403    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6404 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6405    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6406 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6407    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6408 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6409    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6410 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6411    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6412 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6413    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6414 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6415    if ``op1`` is less than ``op2``.
6416 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6417    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6418
6419 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6420 are compared as if they were integers.
6421
6422 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6423 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6424 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6425
6426 Example:
6427 """"""""
6428
6429 .. code-block:: llvm
6430
6431       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6432       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6433       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6434       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6435       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6436       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6437
6438 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6439 ``icmp`` instruction.
6440
6441 .. _i_fcmp:
6442
6443 '``fcmp``' Instruction
6444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6445
6446 Syntax:
6447 """""""
6448
6449 ::
6450
6451       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6452
6453 Overview:
6454 """""""""
6455
6456 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6457 values based on comparison of its operands.
6458
6459 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6460 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6461
6462 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6463 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6464 compared.
6465
6466 Arguments:
6467 """"""""""
6468
6469 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6470 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6471 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6472
6473 #. ``false``: no comparison, always returns false
6474 #. ``oeq``: ordered and equal
6475 #. ``ogt``: ordered and greater than
6476 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6477 #. ``olt``: ordered and less than
6478 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6479 #. ``one``: ordered and not equal
6480 #. ``ord``: ordered (no nans)
6481 #. ``ueq``: unordered or equal
6482 #. ``ugt``: unordered or greater than
6483 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6484 #. ``ult``: unordered or less than
6485 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6486 #. ``une``: unordered or not equal
6487 #. ``uno``: unordered (either nans)
6488 #. ``true``: no comparison, always returns true
6489
6490 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6491 that either operand may be a QNAN.
6492
6493 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6494 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6495 type. They must have identical types.
6496
6497 Semantics:
6498 """"""""""
6499
6500 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6501 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6502 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6503 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6504
6505 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6506 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6507    is equal to ``op2``.
6508 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6509    is greater than ``op2``.
6510 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6511    is greater than or equal to ``op2``.
6512 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6513    is less than ``op2``.
6514 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6515    is less than or equal to ``op2``.
6516 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6517    is not equal to ``op2``.
6518 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6519 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6520    equal to ``op2``.
6521 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6522    greater than ``op2``.
6523 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6524    greater than or equal to ``op2``.
6525 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6526    less than ``op2``.
6527 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6528    less than or equal to ``op2``.
6529 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6530    not equal to ``op2``.
6531 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6532 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6533
6534 Example:
6535 """"""""
6536
6537 .. code-block:: llvm
6538
6539       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6540       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6541       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6542       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6543
6544 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6545 ``fcmp`` instruction.
6546
6547 .. _i_phi:
6548
6549 '``phi``' Instruction
6550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6551
6552 Syntax:
6553 """""""
6554
6555 ::
6556
6557       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6558
6559 Overview:
6560 """""""""
6561
6562 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6563 graph representing the function.
6564
6565 Arguments:
6566 """"""""""
6567
6568 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6569 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6570 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6571 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6572 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6573 label arguments.
6574
6575 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6576 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6577 block.
6578
6579 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6580 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6581 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6582 instruction's return value on the same edge).
6583
6584 Semantics:
6585 """"""""""
6586
6587 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6588 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6589 executed just prior to the current block.
6590
6591 Example:
6592 """"""""
6593
6594 .. code-block:: llvm
6595
6596     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6597       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6598       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6599       br label %Loop
6600
6601 .. _i_select:
6602
6603 '``select``' Instruction
6604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6605
6606 Syntax:
6607 """""""
6608
6609 ::
6610
6611       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6612
6613       selty is either i1 or {<N x i1>}
6614
6615 Overview:
6616 """""""""
6617
6618 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6619 condition, without IR-level branching.
6620
6621 Arguments:
6622 """"""""""
6623
6624 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6625 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6626 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6627 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6628 elements.
6629
6630 Semantics:
6631 """"""""""
6632
6633 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6634 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6635 argument.
6636
6637 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6638 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6639
6640 Example:
6641 """"""""
6642
6643 .. code-block:: llvm
6644
6645       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6646
6647 .. _i_call:
6648
6649 '``call``' Instruction
6650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6651
6652 Syntax:
6653 """""""
6654
6655 ::
6656
6657       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6658
6659 Overview:
6660 """""""""
6661
6662 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6663
6664 Arguments:
6665 """"""""""
6666
6667 This instruction requires several arguments:
6668
6669 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6670    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6671    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6672    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6673    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6674
6675    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6676       recursive cycle in the call graph.
6677    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6678       forwarded in place.
6679
6680    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6681    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6682    rules:
6683
6684    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6685      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6686    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6687      produced by the call or void.
6688    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6689      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6690      in address space.
6691    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6692    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6693      returned, and inalloca, must match.
6694    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6695      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6696      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6697
6698    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6699    the following conditions are met:
6700
6701    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6702    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6703       uses value of call or is void).
6704    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6705       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6706    -  `Platform-specific constraints are
6707       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6708
6709 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6710    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6711    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6712    calling convention of the call must match the calling convention of
6713    the target function, or else the behavior is undefined.
6714 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6715    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6716    are valid here.
6717 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6718    type of the return value. Functions that return no value are marked
6719    ``void``.
6720 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6721    being invoked. The argument types must match the types implied by
6722    this signature. This type can be omitted if the function is not
6723    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6724    function.
6725 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6726    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6727    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6728    to function value.
6729 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6730    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6731    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6732    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6733    extra arguments can be specified.
6734 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6735    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6736    attributes are valid here.
6737
6738 Semantics:
6739 """"""""""
6740
6741 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6742 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6743 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6744 flow continues with the instruction after the function call, and the
6745 return value of the function is bound to the result argument.
6746
6747 Example:
6748 """"""""
6749
6750 .. code-block:: llvm
6751
6752       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6753       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6754       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6755       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6756       call void %foo(i8 97 signext)
6757
6758       %struct.A = type { i32, i8 }
6759       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6760       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6761       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6762       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6763       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6764
6765 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6766 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6767 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6768 This is something we'd like to change in the future to provide better
6769 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6770
6771 .. _i_va_arg:
6772
6773 '``va_arg``' Instruction
6774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6775
6776 Syntax:
6777 """""""
6778
6779 ::
6780
6781       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6782
6783 Overview:
6784 """""""""
6785
6786 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6787 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6788 the ``va_arg`` macro in C.
6789
6790 Arguments:
6791 """"""""""
6792
6793 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6794 argument. It returns a value of the specified argument type and
6795 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6796 type of ``va_list`` is target specific.
6797
6798 Semantics:
6799 """"""""""
6800
6801 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6802 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6803 the next argument. For more information, see the variable argument
6804 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6805
6806 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6807 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6808 function.
6809
6810 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6811 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6812
6813 Example:
6814 """"""""
6815
6816 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6817
6818 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6819 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6820 types on any target.
6821
6822 .. _i_landingpad:
6823
6824 '``landingpad``' Instruction
6825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6826
6827 Syntax:
6828 """""""
6829
6830 ::
6831
6832       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6833       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6834
6835       <clause> := catch <type> <value>
6836       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6837
6838 Overview:
6839 """""""""
6840
6841 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6842 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6843 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6844 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6845 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6846 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6847
6848 Arguments:
6849 """"""""""
6850
6851 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6852 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6853 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6854
6855 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6856 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6857 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6858 clause takes an array constant as its argument. Use
6859 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6860 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6861 the ``cleanup`` flag.
6862
6863 Semantics:
6864 """"""""""
6865
6866 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6867 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6868 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6869 calling conventions, how the personality function results are
6870 represented in LLVM IR is target specific.
6871
6872 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6873 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6874 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6875 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6876 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6877 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6878 unwinding continues further up the call stack.
6879
6880 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6881
6882 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6883    of an '``invoke``' instruction.
6884 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6885    first non-PHI instruction.
6886 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6887    pad block.
6888 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6889    '``landingpad``' instruction.
6890 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6891    personality function.
6892
6893 Example:
6894 """"""""
6895
6896 .. code-block:: llvm
6897
6898       ;; A landing pad which can catch an integer.
6899       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6900                catch i8** @_ZTIi
6901       ;; A landing pad that is a cleanup.
6902       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6903                cleanup
6904       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6905       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6906                catch i8** @_ZTIi
6907                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6908
6909 .. _intrinsics:
6910
6911 Intrinsic Functions
6912 ===================
6913
6914 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6915 have well known names and semantics and are required to follow certain
6916 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6917 for the LLVM language that does not require changing all of the
6918 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6919 reader/writer, the parser, etc...).
6920
6921 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6922 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6923 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6924 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6925 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6926 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6927 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6928 are added that they be documented here.
6929
6930 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6931 represents a family of functions that perform the same operation but on
6932 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6933 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6934 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6935 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6936 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6937 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6938 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6939 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6940 argument or the result.
6941
6942 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6943 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6944 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6945 whose type is matched against another type do not. For example, the
6946 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6947 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6948 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6949 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6950 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6951 type is matched against the return type, it does not require its own
6952 name suffix.
6953
6954 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6955 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6956
6957 .. _int_varargs:
6958
6959 Variable Argument Handling Intrinsics
6960 -------------------------------------
6961
6962 Variable argument support is defined in LLVM with the
6963 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6964 functions. These functions are related to the similarly named macros
6965 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6966
6967 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6968 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6969 does not define what this type is, so all transformations should be
6970 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6971
6972 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6973 variable argument handling intrinsic functions are used.
6974
6975 .. code-block:: llvm
6976
6977     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6978     ; it is merely an i8*.
6979     %struct.va_list = type { i8* }
6980
6981     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6982     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6983
6984     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6985       ; Initialize variable argument processing
6986       %ap = alloca %struct.va_list
6987       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6988       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6989
6990       ; Read a single integer argument
6991       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6992
6993       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6994       %aq = alloca i8*
6995       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6996       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6997       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6998
6999       ; Stop processing of arguments.
7000       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7001       ret i32 %tmp
7002     }
7003
7004     declare void @llvm.va_start(i8*)
7005     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7006     declare void @llvm.va_end(i8*)
7007
7008 .. _int_va_start:
7009
7010 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7012
7013 Syntax:
7014 """""""
7015
7016 ::
7017
7018       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7019
7020 Overview:
7021 """""""""
7022
7023 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7024 subsequent use by ``va_arg``.
7025
7026 Arguments:
7027 """"""""""
7028
7029 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7030
7031 Semantics:
7032 """"""""""
7033
7034 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7035 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7036 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7037 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7038 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7039 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7040 that out.
7041
7042 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7044
7045 Syntax:
7046 """""""
7047
7048 ::
7049
7050       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7051
7052 Overview:
7053 """""""""
7054
7055 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7056 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7057
7058 Arguments:
7059 """"""""""
7060
7061 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7062
7063 Semantics:
7064 """"""""""
7065
7066 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7067 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7068 element to which the argument points. Calls to
7069 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7070 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7071 ``llvm.va_end``.
7072
7073 .. _int_va_copy:
7074
7075 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7077
7078 Syntax:
7079 """""""
7080
7081 ::
7082
7083       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7084
7085 Overview:
7086 """""""""
7087
7088 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7089 from the source argument list to the destination argument list.
7090
7091 Arguments:
7092 """"""""""
7093
7094 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7095 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7096
7097 Semantics:
7098 """"""""""
7099
7100 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7101 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7102 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7103 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7104 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7105
7106 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7107 --------------------------------------
7108
7109 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7110 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7111 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7112 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7113 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7114 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7115 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7116 details, see `Accurate Garbage Collection with
7117 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7118
7119 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7120 address space (address space zero).
7121
7122 .. _int_gcroot:
7123
7124 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7126
7127 Syntax:
7128 """""""
7129
7130 ::
7131
7132       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7133
7134 Overview:
7135 """""""""
7136
7137 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7138 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7139
7140 Arguments:
7141 """"""""""
7142
7143 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7144 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7145 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7146 root.
7147
7148 Semantics:
7149 """"""""""
7150
7151 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7152 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7153 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7154 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7155 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7156
7157 .. _int_gcread:
7158
7159 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7161
7162 Syntax:
7163 """""""
7164
7165 ::
7166
7167       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7173 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7174 barriers.
7175
7176 Arguments:
7177 """"""""""
7178
7179 The second argument is the address to read from, which should be an
7180 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7181 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7182 runtime (otherwise null).
7183
7184 Semantics:
7185 """"""""""
7186
7187 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7188 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7189 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7190 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7191 algorithm <gc>`.
7192
7193 .. _int_gcwrite:
7194
7195 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7197
7198 Syntax:
7199 """""""
7200
7201 ::
7202
7203       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7204
7205 Overview:
7206 """""""""
7207
7208 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7209 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7210 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7211
7212 Arguments:
7213 """"""""""
7214
7215 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7216 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7217 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7218 object, Obj may be null.
7219
7220 Semantics:
7221 """"""""""
7222
7223 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7224 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7225 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7226 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7227 algorithm <gc>`.
7228
7229 Code Generator Intrinsics
7230 -------------------------
7231
7232 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7233 may only be implemented with code generator support.
7234
7235 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7237
7238 Syntax:
7239 """""""
7240
7241 ::
7242
7243       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7244
7245 Overview:
7246 """""""""
7247
7248 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7249 target-specific value indicating the return address of the current
7250 function or one of its callers.
7251
7252 Arguments:
7253 """"""""""
7254
7255 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7256 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7257 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7258 value.
7259
7260 Semantics:
7261 """"""""""
7262
7263 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7264 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7265 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7266 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7267 used for debugging purposes.
7268
7269 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7270 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7271 of the obvious source-language caller.
7272
7273 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7275
7276 Syntax:
7277 """""""
7278
7279 ::
7280
7281       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7282
7283 Overview:
7284 """""""""
7285
7286 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7287 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7288
7289 Arguments:
7290 """"""""""
7291
7292 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7293 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7294 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7295 value.
7296
7297 Semantics:
7298 """"""""""
7299
7300 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7301 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7302 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7303 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7304 used for debugging purposes.
7305
7306 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7307 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7308 of the obvious source-language caller.
7309
7310 '``llvm.frameallocate``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7312
7313 Syntax:
7314 """""""
7315
7316 ::
7317
7318       declare i8* @llvm.frameallocate(i32 %size)
7319       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp)
7320
7321 Overview:
7322 """""""""
7323
7324 The '``llvm.frameallocate``' intrinsic allocates stack memory at some fixed
7325 offset from the frame pointer, and the '``llvm.framerecover``'
7326 intrinsic applies that offset to a live frame pointer to recover the address of
7327 the allocation. The offset is computed during frame layout of the caller of
7328 ``llvm.frameallocate``.
7329
7330 Arguments:
7331 """"""""""
7332
7333 The ``size`` argument to '``llvm.frameallocate``' must be a constant integer
7334 indicating the amount of stack memory to allocate. As with allocas, allocating
7335 zero bytes is legal, but the result is undefined.
7336
7337 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7338 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7339 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7340 other modules.
7341
7342 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7343 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7344 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7345 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7346
7347 Semantics:
7348 """"""""""
7349
7350 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7351 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7352 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7353 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7354 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7355 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7356 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7357 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7358 uninlined function.
7359
7360 .. _int_read_register:
7361 .. _int_write_register:
7362
7363 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7365
7366 Syntax:
7367 """""""
7368
7369 ::
7370
7371       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7372       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7373       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7374       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7375       !0 = !{!"sp\00"}
7376
7377 Overview:
7378 """""""""
7379
7380 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7381 provides access to the named register. The register must be valid on
7382 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7383 with the register being read.
7384
7385 Semantics:
7386 """"""""""
7387
7388 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7389 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7390 the current value of the register, where possible.
7391
7392 This is useful to implement named register global variables that need
7393 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7394 bare-metal programs including OS kernels.
7395
7396 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7397 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7398 allocatable registers are not supported.
7399
7400 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7401 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7402 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7403 registers.
7404
7405 .. _int_stacksave:
7406
7407 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7409
7410 Syntax:
7411 """""""
7412
7413 ::
7414
7415       declare i8* @llvm.stacksave()
7416
7417 Overview:
7418 """""""""
7419
7420 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7421 of the function stack, for use with
7422 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7423 implementing language features like scoped automatic variable sized
7424 arrays in C99.
7425
7426 Semantics:
7427 """"""""""
7428
7429 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7430 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7431 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7432 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7433 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7434 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7435 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7436
7437 .. _int_stackrestore:
7438
7439 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7441
7442 Syntax:
7443 """""""
7444
7445 ::
7446
7447       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7448
7449 Overview:
7450 """""""""
7451
7452 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7453 the function stack to the state it was in when the corresponding
7454 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7455 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7456 sized arrays in C99.
7457
7458 Semantics:
7459 """"""""""
7460
7461 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7462
7463 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7465
7466 Syntax:
7467 """""""
7468
7469 ::
7470
7471       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7472
7473 Overview:
7474 """""""""
7475
7476 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7477 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7478 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7479 its performance characteristics.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7485 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7486 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7487 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7488 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7489 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7490 arguments must be constant integers.
7491
7492 Semantics:
7493 """"""""""
7494
7495 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7496 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7497 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7498 the processor cache for better performance.
7499
7500 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7502
7503 Syntax:
7504 """""""
7505
7506 ::
7507
7508       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7509
7510 Overview:
7511 """""""""
7512
7513 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7514 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7515 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7516 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7517 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7518 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7519 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7520 allow correlations of simulation runs.
7521
7522 Arguments:
7523 """"""""""
7524
7525 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7526
7527 Semantics:
7528 """"""""""
7529
7530 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7531 that do not support this intrinsic may ignore it.
7532
7533 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7535
7536 Syntax:
7537 """""""
7538
7539 ::
7540
7541       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7542
7543 Overview:
7544 """""""""
7545
7546 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7547 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7548 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7549 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7550 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7551 timings.
7552
7553 Semantics:
7554 """"""""""
7555
7556 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7557 memory. Implementations are allowed to either return a application
7558 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7559 is lowered to a constant 0.
7560
7561 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7562 running at and the host platform.
7563
7564 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7566
7567 Syntax:
7568 """""""
7569
7570 ::
7571
7572       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7573
7574 Overview:
7575 """""""""
7576
7577 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7578 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7579 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7580 flushes the instruction cache.
7581
7582 Semantics:
7583 """"""""""
7584
7585 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7586 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7587 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7588 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7589 privileges.
7590
7591 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7592 time library.
7593
7594 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7595 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7596
7597 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7599
7600 Syntax:
7601 """""""
7602
7603 ::
7604
7605       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7606                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7607
7608 Overview:
7609 """""""""
7610
7611 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7612 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7613 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7614 program at runtime.
7615
7616 Arguments:
7617 """"""""""
7618
7619 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7620 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7621 (mangled) function name for a set of counters.
7622
7623 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7624 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7625 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7626 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7627 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7628
7629 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7630 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7631
7632 Semantics:
7633 """"""""""
7634
7635 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7636 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7637 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7638 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7639 the ``llvm-profdata`` tool.
7640
7641 Standard C Library Intrinsics
7642 -----------------------------
7643
7644 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7645 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7646 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7647 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7648
7649 .. _int_memcpy:
7650
7651 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7653
7654 Syntax:
7655 """""""
7656
7657 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7658 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7659 support all bit widths however.
7660
7661 ::
7662
7663       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7664                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7665       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7666                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7667
7668 Overview:
7669 """""""""
7670
7671 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7672 source location to the destination location.
7673
7674 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7675 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7676 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7677
7678 Arguments:
7679 """"""""""
7680
7681 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7682 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7683 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7684 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7685 boolean indicating a volatile access.
7686
7687 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7688 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7689 are aligned to that boundary.
7690
7691 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7692 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7693 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7694
7695 Semantics:
7696 """"""""""
7697
7698 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7699 source location to the destination location, which are not allowed to
7700 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7701 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7702 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7703
7704 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7706
7707 Syntax:
7708 """""""
7709
7710 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7711 bit width and for different address space. Not all targets support all
7712 bit widths however.
7713
7714 ::
7715
7716       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7717                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7718       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7719                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7720
7721 Overview:
7722 """""""""
7723
7724 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7725 source location to the destination location. It is similar to the
7726 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7727 overlap.
7728
7729 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7730 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7731 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7732
7733 Arguments:
7734 """"""""""
7735
7736 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7737 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7738 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7739 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7740 boolean indicating a volatile access.
7741
7742 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7743 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7744 aligned to that boundary.
7745
7746 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7747 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7748 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7749
7750 Semantics:
7751 """"""""""
7752
7753 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7754 source location to the destination location, which may overlap. It
7755 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7756 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7757 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7758
7759 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7761
7762 Syntax:
7763 """""""
7764
7765 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7766 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7767 support all bit widths.
7768
7769 ::
7770
7771       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7772                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7773       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7774                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7775
7776 Overview:
7777 """""""""
7778
7779 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7780 particular byte value.
7781
7782 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7783 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7784 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7785
7786 Arguments:
7787 """"""""""
7788
7789 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7790 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7791 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7792 argument is the known alignment of the destination location.
7793
7794 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7795 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7796 that boundary.
7797
7798 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7799 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7800 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7801
7802 Semantics:
7803 """"""""""
7804
7805 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7806 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7807 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7808 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7809
7810 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7812
7813 Syntax:
7814 """""""
7815
7816 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7817 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7818 all types however.
7819
7820 ::
7821
7822       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7823       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7824       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7825       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7826       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7827
7828 Overview:
7829 """""""""
7830
7831 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7832 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7833 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7834 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7835 because there is no need to worry about errno being set).
7836 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7837
7838 Arguments:
7839 """"""""""
7840
7841 The argument and return value are floating point numbers of the same
7842 type.
7843
7844 Semantics:
7845 """"""""""
7846
7847 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7848 nonnegative floating point number.
7849
7850 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7852
7853 Syntax:
7854 """""""
7855
7856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7857 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7858 all types however.
7859
7860 ::
7861
7862       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7863       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7864       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7865       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7866       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7867
7868 Overview:
7869 """""""""
7870
7871 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7872 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7873 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7874 used, the second argument remains a scalar integer value.
7875
7876 Arguments:
7877 """"""""""
7878
7879 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7880 raise to that power.
7881
7882 Semantics:
7883 """"""""""
7884
7885 This function returns the first value raised to the second power with an
7886 unspecified sequence of rounding operations.
7887
7888 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7890
7891 Syntax:
7892 """""""
7893
7894 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7895 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7896 all types however.
7897
7898 ::
7899
7900       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7901       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7902       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7903       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7904       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7905
7906 Overview:
7907 """""""""
7908
7909 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7910
7911 Arguments:
7912 """"""""""
7913
7914 The argument and return value are floating point numbers of the same
7915 type.
7916
7917 Semantics:
7918 """"""""""
7919
7920 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7921 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7922 conditions in the same way.
7923
7924 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7926
7927 Syntax:
7928 """""""
7929
7930 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7931 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7932 all types however.
7933
7934 ::
7935
7936       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7937       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7938       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7939       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7940       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7941
7942 Overview:
7943 """""""""
7944
7945 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7946
7947 Arguments:
7948 """"""""""
7949
7950 The argument and return value are floating point numbers of the same
7951 type.
7952
7953 Semantics:
7954 """"""""""
7955
7956 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7957 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7958 conditions in the same way.
7959
7960 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7962
7963 Syntax:
7964 """""""
7965
7966 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7967 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7968 all types however.
7969
7970 ::
7971
7972       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7973       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7974       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7975       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7976       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7977
7978 Overview:
7979 """""""""
7980
7981 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7982 specified (positive or negative) power.
7983
7984 Arguments:
7985 """"""""""
7986
7987 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7988 to raise to that power.
7989
7990 Semantics:
7991 """"""""""
7992
7993 This function returns the first value raised to the second power,
7994 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7995 handles error conditions in the same way.
7996
7997 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7999
8000 Syntax:
8001 """""""
8002
8003 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8004 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8005 all types however.
8006
8007 ::
8008
8009       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8010       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8011       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8012       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8013       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8014
8015 Overview:
8016 """""""""
8017
8018 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8019
8020 Arguments:
8021 """"""""""
8022
8023 The argument and return value are floating point numbers of the same
8024 type.
8025
8026 Semantics:
8027 """"""""""
8028
8029 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8030 would, and handles error conditions in the same way.
8031
8032 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8034
8035 Syntax:
8036 """""""
8037
8038 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8039 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8040 all types however.
8041
8042 ::
8043
8044       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8045       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8046       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8047       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8048       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8049
8050 Overview:
8051 """""""""
8052
8053 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8054
8055 Arguments:
8056 """"""""""
8057
8058 The argument and return value are floating point numbers of the same
8059 type.
8060
8061 Semantics:
8062 """"""""""
8063
8064 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8065 would, and handles error conditions in the same way.
8066
8067 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8069
8070 Syntax:
8071 """""""
8072
8073 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8074 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8075 all types however.
8076
8077 ::
8078
8079       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8080       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8081       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8082       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8083       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8084
8085 Overview:
8086 """""""""
8087
8088 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8089
8090 Arguments:
8091 """"""""""
8092
8093 The argument and return value are floating point numbers of the same
8094 type.
8095
8096 Semantics:
8097 """"""""""
8098
8099 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8100 would, and handles error conditions in the same way.
8101
8102 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8104
8105 Syntax:
8106 """""""
8107
8108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8110 all types however.
8111
8112 ::
8113
8114       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8115       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8116       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8117       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8118       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8119
8120 Overview:
8121 """""""""
8122
8123 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8124
8125 Arguments:
8126 """"""""""
8127
8128 The argument and return value are floating point numbers of the same
8129 type.
8130
8131 Semantics:
8132 """"""""""
8133
8134 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8135 would, and handles error conditions in the same way.
8136
8137 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8139
8140 Syntax:
8141 """""""
8142
8143 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8144 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8145 all types however.
8146
8147 ::
8148
8149       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8150       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8151       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8152       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8153       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8154
8155 Overview:
8156 """""""""
8157
8158 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8159
8160 Arguments:
8161 """"""""""
8162
8163 The argument and return value are floating point numbers of the same
8164 type.
8165
8166 Semantics:
8167 """"""""""
8168
8169 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8170 would, and handles error conditions in the same way.
8171
8172 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8174
8175 Syntax:
8176 """""""
8177
8178 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8179 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8180 all types however.
8181
8182 ::
8183
8184       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8185       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8186       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8187       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8188       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8189
8190 Overview:
8191 """""""""
8192
8193 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8194 operation.
8195
8196 Arguments:
8197 """"""""""
8198
8199 The argument and return value are floating point numbers of the same
8200 type.
8201
8202 Semantics:
8203 """"""""""
8204
8205 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8206 would, and does not set errno.
8207
8208 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8210
8211 Syntax:
8212 """""""
8213
8214 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8215 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8216 all types however.
8217
8218 ::
8219
8220       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8221       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8222       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8223       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8224       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8225
8226 Overview:
8227 """""""""
8228
8229 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8230 operand.
8231
8232 Arguments:
8233 """"""""""
8234
8235 The argument and return value are floating point numbers of the same
8236 type.
8237
8238 Semantics:
8239 """"""""""
8240
8241 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8242 would, and handles error conditions in the same way.
8243
8244 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8246
8247 Syntax:
8248 """""""
8249
8250 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8251 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8252 all types however.
8253
8254 ::
8255
8256       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8257       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8258       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8259       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8260       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8261
8262 Overview:
8263 """""""""
8264
8265 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8266 arguments.
8267
8268
8269 Arguments:
8270 """"""""""
8271
8272 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8273 type.
8274
8275 Semantics:
8276 """"""""""
8277
8278 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8279 fmin.
8280
8281 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8282 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8283 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8284 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8285
8286 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8288
8289 Syntax:
8290 """""""
8291
8292 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8293 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8294 all types however.
8295
8296 ::
8297
8298       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8299       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8300       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8301       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8302       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8303
8304 Overview:
8305 """""""""
8306
8307 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8308 arguments.
8309
8310
8311 Arguments:
8312 """"""""""
8313
8314 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8315 type.
8316
8317 Semantics:
8318 """"""""""
8319 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8320 fmax.
8321
8322 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8323 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8324 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8325 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8326
8327 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8329
8330 Syntax:
8331 """""""
8332
8333 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8334 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8335 all types however.
8336
8337 ::
8338
8339       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8340       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8341       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8342       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8343       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8344
8345 Overview:
8346 """""""""
8347
8348 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8349 first operand and the sign of the second operand.
8350
8351 Arguments:
8352 """"""""""
8353
8354 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8355 type.
8356
8357 Semantics:
8358 """"""""""
8359
8360 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8361 functions would, and handles error conditions in the same way.
8362
8363 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8365
8366 Syntax:
8367 """""""
8368
8369 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8370 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8371 all types however.
8372
8373 ::
8374
8375       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8376       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8377       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8378       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8379       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8380
8381 Overview:
8382 """""""""
8383
8384 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8385
8386 Arguments:
8387 """"""""""
8388
8389 The argument and return value are floating point numbers of the same
8390 type.
8391
8392 Semantics:
8393 """"""""""
8394
8395 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8396 would, and handles error conditions in the same way.
8397
8398 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8400
8401 Syntax:
8402 """""""
8403
8404 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8405 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8406 all types however.
8407
8408 ::
8409
8410       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8411       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8412       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8413       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8414       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8415
8416 Overview:
8417 """""""""
8418
8419 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8420
8421 Arguments:
8422 """"""""""
8423
8424 The argument and return value are floating point numbers of the same
8425 type.
8426
8427 Semantics:
8428 """"""""""
8429
8430 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8431 would, and handles error conditions in the same way.
8432
8433 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8435
8436 Syntax:
8437 """""""
8438
8439 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8440 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8441 all types however.
8442
8443 ::
8444
8445       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8446       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8447       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8448       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8449       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8450
8451 Overview:
8452 """""""""
8453
8454 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8455 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8456
8457 Arguments:
8458 """"""""""
8459
8460 The argument and return value are floating point numbers of the same
8461 type.
8462
8463 Semantics:
8464 """"""""""
8465
8466 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8467 would, and handles error conditions in the same way.
8468
8469 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8471
8472 Syntax:
8473 """""""
8474
8475 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8476 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8477 all types however.
8478
8479 ::
8480
8481       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8482       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8483       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8484       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8485       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8486
8487 Overview:
8488 """""""""
8489
8490 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8491 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8492 operand isn't an integer.
8493
8494 Arguments:
8495 """"""""""
8496
8497 The argument and return value are floating point numbers of the same
8498 type.
8499
8500 Semantics:
8501 """"""""""
8502
8503 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8504 would, and handles error conditions in the same way.
8505
8506 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8508
8509 Syntax:
8510 """""""
8511
8512 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8513 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8514 all types however.
8515
8516 ::
8517
8518       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8519       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8520       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8521       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8522       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8523
8524 Overview:
8525 """""""""
8526
8527 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8528 nearest integer.
8529
8530 Arguments:
8531 """"""""""
8532
8533 The argument and return value are floating point numbers of the same
8534 type.
8535
8536 Semantics:
8537 """"""""""
8538
8539 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8540 functions would, and handles error conditions in the same way.
8541
8542 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8544
8545 Syntax:
8546 """""""
8547
8548 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8549 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8550 all types however.
8551
8552 ::
8553
8554       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8555       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8556       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8557       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8558       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8559
8560 Overview:
8561 """""""""
8562
8563 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8564 nearest integer.
8565
8566 Arguments:
8567 """"""""""
8568
8569 The argument and return value are floating point numbers of the same
8570 type.
8571
8572 Semantics:
8573 """"""""""
8574
8575 This function returns the same values as the libm ``round``
8576 functions would, and handles error conditions in the same way.
8577
8578 Bit Manipulation Intrinsics
8579 ---------------------------
8580
8581 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8582 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8583
8584 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8586
8587 Syntax:
8588 """""""
8589
8590 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8591 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8592
8593 ::
8594
8595       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8596       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8597       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8598
8599 Overview:
8600 """""""""
8601
8602 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8603 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8604 These are useful for performing operations on data that is not in the
8605 target's native byte order.
8606
8607 Semantics:
8608 """"""""""
8609
8610 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8611 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8612 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8613 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8614 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8615 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8616 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8617 respectively).
8618
8619 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8626 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8627 support all bit widths or vector types, however.
8628
8629 ::
8630
8631       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8632       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8633       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8634       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8635       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8636       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8637
8638 Overview:
8639 """""""""
8640
8641 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8642 in a value.
8643
8644 Arguments:
8645 """"""""""
8646
8647 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8648 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8649 match the argument type.
8650
8651 Semantics:
8652 """"""""""
8653
8654 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8655 each element of a vector.
8656
8657 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8659
8660 Syntax:
8661 """""""
8662
8663 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8664 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8665 targets support all bit widths or vector types, however.
8666
8667 ::
8668
8669       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8670       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8671       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8672       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8673       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8674       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8675
8676 Overview:
8677 """""""""
8678
8679 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8680 leading zeros in a variable.
8681
8682 Arguments:
8683 """"""""""
8684
8685 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8686 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8687 type must match the first argument type.
8688
8689 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8690 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8691 defined result. Historically some architectures did not provide a
8692 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8693 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8694
8695 Semantics:
8696 """"""""""
8697
8698 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8699 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8700 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8701 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8702 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8703
8704 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8706
8707 Syntax:
8708 """""""
8709
8710 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8711 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8712 support all bit widths or vector types, however.
8713
8714 ::
8715
8716       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8717       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8718       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8719       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8720       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8721       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8722
8723 Overview:
8724 """""""""
8725
8726 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8727 trailing zeros.
8728
8729 Arguments:
8730 """"""""""
8731
8732 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8733 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8734 type must match the first argument type.
8735
8736 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8737 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8738 defined result. Historically some architectures did not provide a
8739 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8740 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8741
8742 Semantics:
8743 """"""""""
8744
8745 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8746 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8747 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8748 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8749 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8750
8751 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8752 -----------------------------------
8753
8754 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8755
8756 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8758
8759 Syntax:
8760 """""""
8761
8762 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8763 on any integer bit width.
8764
8765 ::
8766
8767       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8768       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8769       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8770
8771 Overview:
8772 """""""""
8773
8774 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8775 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8776 occurred during the signed summation.
8777
8778 Arguments:
8779 """"""""""
8780
8781 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8782 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8783 bit width. The second element of the result structure must be of type
8784 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8785 addition.
8786
8787 Semantics:
8788 """"""""""
8789
8790 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8791 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8792 first element of which is the signed summation, and the second element
8793 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8794 overflow.
8795
8796 Examples:
8797 """""""""
8798
8799 .. code-block:: llvm
8800
8801       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8802       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8803       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8804       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8805
8806 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8808
8809 Syntax:
8810 """""""
8811
8812 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8813 on any integer bit width.
8814
8815 ::
8816
8817       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8818       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8819       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8820
8821 Overview:
8822 """""""""
8823
8824 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8825 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8826 occurred during the unsigned summation.
8827
8828 Arguments:
8829 """"""""""
8830
8831 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8832 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8833 bit width. The second element of the result structure must be of type
8834 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8835 addition.
8836
8837 Semantics:
8838 """"""""""
8839
8840 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8841 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8842 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8843 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8844
8845 Examples:
8846 """""""""
8847
8848 .. code-block:: llvm
8849
8850       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8851       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8852       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8853       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8854
8855 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8857
8858 Syntax:
8859 """""""
8860
8861 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8862 on any integer bit width.
8863
8864 ::
8865
8866       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8867       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8868       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8869
8870 Overview:
8871 """""""""
8872
8873 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8874 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8875 overflow occurred during the signed subtraction.
8876
8877 Arguments:
8878 """"""""""
8879
8880 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8881 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8882 bit width. The second element of the result structure must be of type
8883 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8884 subtraction.
8885
8886 Semantics:
8887 """"""""""
8888
8889 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8890 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8891 first element of which is the subtraction, and the second element of
8892 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8893 overflow.
8894
8895 Examples:
8896 """""""""
8897
8898 .. code-block:: llvm
8899
8900       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8901       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8902       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8903       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8904
8905 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8907
8908 Syntax:
8909 """""""
8910
8911 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8912 on any integer bit width.
8913
8914 ::
8915
8916       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8917       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8918       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8919
8920 Overview:
8921 """""""""
8922
8923 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8924 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8925 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8926
8927 Arguments:
8928 """"""""""
8929
8930 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8931 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8932 bit width. The second element of the result structure must be of type
8933 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8934 subtraction.
8935
8936 Semantics:
8937 """"""""""
8938
8939 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8940 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8941 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8942 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8943 overflow.
8944
8945 Examples:
8946 """""""""
8947
8948 .. code-block:: llvm
8949
8950       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8951       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8952       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8953       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8954
8955 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8957
8958 Syntax:
8959 """""""
8960
8961 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8962 on any integer bit width.
8963
8964 ::
8965
8966       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8967       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8968       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8969
8970 Overview:
8971 """""""""
8972
8973 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8974 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8975 overflow occurred during the signed multiplication.
8976
8977 Arguments:
8978 """"""""""
8979
8980 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8981 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8982 bit width. The second element of the result structure must be of type
8983 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8984 multiplication.
8985
8986 Semantics:
8987 """"""""""
8988
8989 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8990 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8991 the first element of which is the multiplication, and the second element
8992 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8993 overflow.
8994
8995 Examples:
8996 """""""""
8997
8998 .. code-block:: llvm
8999
9000       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9001       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9002       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9003       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9004
9005 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9007
9008 Syntax:
9009 """""""
9010
9011 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9012 on any integer bit width.
9013
9014 ::
9015
9016       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9017       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9018       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9019
9020 Overview:
9021 """""""""
9022
9023 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9024 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9025 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9026
9027 Arguments:
9028 """"""""""
9029
9030 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9031 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9032 bit width. The second element of the result structure must be of type
9033 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9034 multiplication.
9035
9036 Semantics:
9037 """"""""""
9038
9039 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9040 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9041 the first element of which is the multiplication, and the second
9042 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9043 resulted in an overflow.
9044
9045 Examples:
9046 """""""""
9047
9048 .. code-block:: llvm
9049
9050       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9051       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9052       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9053       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9054
9055 Specialised Arithmetic Intrinsics
9056 ---------------------------------
9057
9058 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9060
9061 Syntax:
9062 """""""
9063
9064 ::
9065
9066       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9067       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9068
9069 Overview:
9070 """""""""
9071
9072 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9073 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9074 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9075 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9076 and add instructions.
9077
9078 Arguments:
9079 """"""""""
9080
9081 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9082 multiplicands, a and b, and an addend c.
9083
9084 Semantics:
9085 """"""""""
9086
9087 The expression:
9088
9089 ::
9090
9091       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9092
9093 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9094 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9095 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9096 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9097 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9098 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9099
9100 Examples:
9101 """""""""
9102
9103 .. code-block:: llvm
9104
9105       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9106
9107 Half Precision Floating Point Intrinsics
9108 ----------------------------------------
9109
9110 For most target platforms, half precision floating point is a
9111 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9112 but does not support computation in the format.
9113
9114 This means that code must first load the half-precision floating point
9115 value as an i16, then convert it to float with
9116 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9117 then be performed on the float value (including extending to double
9118 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9119 if needed, then converted to i16 with
9120 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9121 i16 value.
9122
9123 .. _int_convert_to_fp16:
9124
9125 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9127
9128 Syntax:
9129 """""""
9130
9131 ::
9132
9133       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9134       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9135
9136 Overview:
9137 """""""""
9138
9139 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9140 conventional floating point type to half precision floating point format.
9141
9142 Arguments:
9143 """"""""""
9144
9145 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9146 converted.
9147
9148 Semantics:
9149 """"""""""
9150
9151 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9152 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9153 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9154
9155 Examples:
9156 """""""""
9157
9158 .. code-block:: llvm
9159
9160       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9161       store i16 %res, i16* @x, align 2
9162
9163 .. _int_convert_from_fp16:
9164
9165 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9167
9168 Syntax:
9169 """""""
9170
9171 ::
9172
9173       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9174       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9175
9176 Overview:
9177 """""""""
9178
9179 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9180 conversion from half precision floating point format to single precision
9181 floating point format.
9182
9183 Arguments:
9184 """"""""""
9185
9186 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9187 converted.
9188
9189 Semantics:
9190 """"""""""
9191
9192 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9193 conversion from half single precision floating point format to single
9194 precision floating point format. The input half-float value is
9195 represented by an ``i16`` value.
9196
9197 Examples:
9198 """""""""
9199
9200 .. code-block:: llvm
9201
9202       %a = load i16* @x, align 2
9203       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9204
9205 Debugger Intrinsics
9206 -------------------
9207
9208 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9209 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9210 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9211 document.
9212
9213 Exception Handling Intrinsics
9214 -----------------------------
9215
9216 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9217 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9218 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9219
9220 .. _int_trampoline:
9221
9222 Trampoline Intrinsics
9223 ---------------------
9224
9225 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9226 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9227 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9228 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9229 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9230 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9231 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9232 extension.
9233
9234 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9235 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9236 It can be created as follows:
9237
9238 .. code-block:: llvm
9239
9240       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9241       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9242       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9243       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9244       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9245
9246 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9247 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9248
9249 .. _int_it:
9250
9251 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9253
9254 Syntax:
9255 """""""
9256
9257 ::
9258
9259       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9260
9261 Overview:
9262 """""""""
9263
9264 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9265 turning it into a trampoline.
9266
9267 Arguments:
9268 """"""""""
9269
9270 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9271 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9272 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9273 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9274 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9275 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9276 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9277 bitcast to an ``i8*``.
9278
9279 Semantics:
9280 """"""""""
9281
9282 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9283 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9284 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9285 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9286 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9287 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9288 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9289 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9290 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9291 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9292 modified, then the effect of any later call to the returned function
9293 pointer is undefined.
9294
9295 .. _int_at:
9296
9297 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9299
9300 Syntax:
9301 """""""
9302
9303 ::
9304
9305       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9306
9307 Overview:
9308 """""""""
9309
9310 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9311 a trampoline (passed as ``tramp``).
9312
9313 Arguments:
9314 """"""""""
9315
9316 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9317 code filled in by a previous call to
9318 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9319
9320 Semantics:
9321 """"""""""
9322
9323 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9324 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9325 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9326 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9327 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9328
9329 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9330 ---------------------------------------
9331
9332 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9333
9334 .. _int_mload:
9335
9336 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9338
9339 Syntax:
9340 """""""
9341 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9342
9343 ::
9344
9345       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9346       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9347
9348 Overview:
9349 """""""""
9350
9351 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9352
9353
9354 Arguments:
9355 """"""""""
9356
9357 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9358
9359
9360 Semantics:
9361 """"""""""
9362
9363 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9364 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9365
9366
9367 ::
9368
9369        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9370        
9371        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9372        %loadlal = load <16 x float>* %ptr, align 4
9373        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9374
9375 .. _int_mstore:
9376
9377 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9379
9380 Syntax:
9381 """""""
9382 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9383
9384 ::
9385
9386        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9387        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9388
9389 Overview:
9390 """""""""
9391
9392 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9393
9394 Arguments:
9395 """"""""""
9396
9397 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9398
9399
9400 Semantics:
9401 """"""""""
9402
9403 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9404 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9405
9406 ::
9407
9408        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9409        
9410        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9411        %oldval = load <16 x float>* %ptr, align 4
9412        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9413        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9414
9415
9416 Memory Use Markers
9417 ------------------
9418
9419 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9420 memory objects and ranges where variables are immutable.
9421
9422 .. _int_lifestart:
9423
9424 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9426
9427 Syntax:
9428 """""""
9429
9430 ::
9431
9432       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9433
9434 Overview:
9435 """""""""
9436
9437 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9438 object's lifetime.
9439
9440 Arguments:
9441 """"""""""
9442
9443 The first argument is a constant integer representing the size of the
9444 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9445 to the object.
9446
9447 Semantics:
9448 """"""""""
9449
9450 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9451 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9452 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9453 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9454
9455 .. _int_lifeend:
9456
9457 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9459
9460 Syntax:
9461 """""""
9462
9463 ::
9464
9465       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9466
9467 Overview:
9468 """""""""
9469
9470 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9471 object's lifetime.
9472
9473 Arguments:
9474 """"""""""
9475
9476 The first argument is a constant integer representing the size of the
9477 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9478 to the object.
9479
9480 Semantics:
9481 """"""""""
9482
9483 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9484 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9485 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9486 object following this intrinsic may be removed as dead.
9487
9488 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9490
9491 Syntax:
9492 """""""
9493
9494 ::
9495
9496       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9497
9498 Overview:
9499 """""""""
9500
9501 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9502 a memory object will not change.
9503
9504 Arguments:
9505 """"""""""
9506
9507 The first argument is a constant integer representing the size of the
9508 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9509 to the object.
9510
9511 Semantics:
9512 """"""""""
9513
9514 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9515 the return value, the referenced memory location is constant and
9516 unchanging.
9517
9518 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9520
9521 Syntax:
9522 """""""
9523
9524 ::
9525
9526       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9527
9528 Overview:
9529 """""""""
9530
9531 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9532 memory object are mutable.
9533
9534 Arguments:
9535 """"""""""
9536
9537 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9538 The second argument is a constant integer representing the size of the
9539 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9540 pointer to the object.
9541
9542 Semantics:
9543 """"""""""
9544
9545 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9546
9547 General Intrinsics
9548 ------------------
9549
9550 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9551 purpose.
9552
9553 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9555
9556 Syntax:
9557 """""""
9558
9559 ::
9560
9561       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9562
9563 Overview:
9564 """""""""
9565
9566 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9567
9568 Arguments:
9569 """"""""""
9570
9571 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9572 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9573 source file name, and the last argument is the line number.
9574
9575 Semantics:
9576 """"""""""
9577
9578 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9579 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9580 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9581 ignored by code generation and optimization.
9582
9583 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9585
9586 Syntax:
9587 """""""
9588
9589 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9590 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9591 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9592 '``0``'.
9593
9594 ::
9595
9596       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9597       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9598       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9599       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9600       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9601
9602 Overview:
9603 """""""""
9604
9605 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9606
9607 Arguments:
9608 """"""""""
9609
9610 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9611 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9612 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9613 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9614
9615 Semantics:
9616 """"""""""
9617
9618 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9619 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9620 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9621 generation and optimization.
9622
9623 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9625
9626 Syntax:
9627 """""""
9628
9629 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9630 any integer bit width.
9631
9632 ::
9633
9634       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9635       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9636       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9637       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9638       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9639
9640 Overview:
9641 """""""""
9642
9643 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9644
9645 Arguments:
9646 """"""""""
9647
9648 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9649 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9650 global string which is the source file name, and the last argument is
9651 the line number. It returns the value of the first argument.
9652
9653 Semantics:
9654 """"""""""
9655
9656 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9657 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9658 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9659 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9660
9661 '``llvm.trap``' Intrinsic
9662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9663
9664 Syntax:
9665 """""""
9666
9667 ::
9668
9669       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9670
9671 Overview:
9672 """""""""
9673
9674 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9675
9676 Arguments:
9677 """"""""""
9678
9679 None.
9680
9681 Semantics:
9682 """"""""""
9683
9684 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9685 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9686 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9687
9688 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9690
9691 Syntax:
9692 """""""
9693
9694 ::
9695
9696       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9697
9698 Overview:
9699 """""""""
9700
9701 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9702
9703 Arguments:
9704 """"""""""
9705
9706 None.
9707
9708 Semantics:
9709 """"""""""
9710
9711 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9712 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9713 debugger.
9714
9715 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9717
9718 Syntax:
9719 """""""
9720
9721 ::
9722
9723       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9724
9725 Overview:
9726 """""""""
9727
9728 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9729 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9730 is placed on the stack before local variables.
9731
9732 Arguments:
9733 """"""""""
9734
9735 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9736 The first argument is the value loaded from the stack guard
9737 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9738 enough space to hold the value of the guard.
9739
9740 Semantics:
9741 """"""""""
9742
9743 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9744 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9745 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9746 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9747 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9748 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9749 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9750
9751 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9753
9754 Syntax:
9755 """""""
9756
9757 ::
9758
9759       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9760
9761 Overview:
9762 """""""""
9763
9764 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9765 created stack protector and if they are not equal calls the
9766 ``__stack_chk_fail()`` function.
9767
9768 Arguments:
9769 """"""""""
9770
9771 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9772 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9773
9774 Semantics:
9775 """"""""""
9776
9777 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9778 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9779 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9780
9781 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9782 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9783 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9784 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9785 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9786 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9787 codegen after the tail call decision has occurred.
9788
9789 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9791
9792 Syntax:
9793 """""""
9794
9795 ::
9796
9797       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9798       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9799
9800 Overview:
9801 """""""""
9802
9803 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9804 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9805 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9806 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9807 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9808 other object.
9809
9810 Arguments:
9811 """"""""""
9812
9813 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9814 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9815 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9816 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9817 only accepts constants.
9818
9819 Semantics:
9820 """"""""""
9821
9822 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9823 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9824 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9825 on the ``min`` argument).
9826
9827 '``llvm.expect``' Intrinsic
9828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9829
9830 Syntax:
9831 """""""
9832
9833 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9834 integer bit width.
9835
9836 ::
9837
9838       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9839       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9840       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9841
9842 Overview:
9843 """""""""
9844
9845 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9846 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9847
9848 Arguments:
9849 """"""""""
9850
9851 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9852 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9853 constant value, variables are not allowed.
9854
9855 Semantics:
9856 """"""""""
9857
9858 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9859
9860 '``llvm.assume``' Intrinsic
9861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9862
9863 Syntax:
9864 """""""
9865
9866 ::
9867
9868       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9869
9870 Overview:
9871 """""""""
9872
9873 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9874 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9875 of the code.
9876
9877 Arguments:
9878 """"""""""
9879
9880 The condition which the optimizer may assume is always true.
9881
9882 Semantics:
9883 """"""""""
9884
9885 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9886 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9887 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9888 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9889 violated during execution, the behavior is undefined.
9890
9891 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
9892 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9893 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9894 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
9895 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9896 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9897 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9898 optimizer.
9899
9900 .. _bitset.test:
9901
9902 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
9903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9904
9905 Syntax:
9906 """""""
9907
9908 ::
9909
9910       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
9911
9912
9913 Arguments:
9914 """"""""""
9915
9916 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
9917 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
9918
9919 Overview:
9920 """""""""
9921
9922 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
9923 member of the given bitset.
9924
9925 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9927
9928 Syntax:
9929 """""""
9930
9931 ::
9932
9933       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9934
9935 Overview:
9936 """""""""
9937
9938 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9939 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9940 with an invoke instruction.
9941
9942 Arguments:
9943 """"""""""
9944
9945 None.
9946
9947 Semantics:
9948 """"""""""
9949
9950 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9951 by codegen.
9952
9953 Stack Map Intrinsics
9954 --------------------
9955
9956 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9957 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9958 are described in :doc:`StackMaps`.