[LangRef] PR22118: Hyphen is allowed in IR identifiers.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variables definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliasaes can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Names
1018 -----------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1028 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1029 support the named garbage collection algorithm.
1030
1031 .. _prefixdata:
1032
1033 Prefix Data
1034 -----------
1035
1036 Prefix data is data associated with a function which the code
1037 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1038 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1039 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1040 available through the function pointer while still allowing the
1041 function pointer to be called.
1042
1043 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1044 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1045 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1046 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1047 with a single ``i32``,
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1052
1053 The prefix data can be referenced as,
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1058     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1059     %b = load i32* %a
1060
1061 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1062 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1063 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1064 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1065 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1066 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1067 data.
1068
1069 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1070 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1071 optimizers but will not be emitted in the object file.
1072
1073 .. _prologuedata:
1074
1075 Prologue Data
1076 -------------
1077
1078 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1079 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1080 function hot-patching and instrumentation.
1081
1082 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1083 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1084 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1085 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1086 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1087 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1088 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1089 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1090
1091 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1092 which encodes the ``nop`` instruction:
1093
1094 .. code-block:: llvm
1095
1096     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1097
1098 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1099 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1100 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1101
1102 .. code-block:: llvm
1103
1104     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1105
1106     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1107
1108 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1109 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1110 optimizers but will not be emitted in the object file.
1111
1112 .. _attrgrp:
1113
1114 Attribute Groups
1115 ----------------
1116
1117 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1118 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1119 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1120 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1121 group will capture the important command line flags used to build that file.
1122
1123 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1124 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1125 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1126 different groups are merged.
1127
1128 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1129 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133    ; Target-independent attributes:
1134    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1135
1136    ; Target-dependent attributes:
1137    attributes #1 = { "no-sse" }
1138
1139    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1140    define void @f() #0 #1 { ... }
1141
1142 .. _fnattrs:
1143
1144 Function Attributes
1145 -------------------
1146
1147 Function attributes are set to communicate additional information about
1148 a function. Function attributes are considered to be part of the
1149 function, not of the function type, so functions with different function
1150 attributes can have the same function type.
1151
1152 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1153 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1154 example:
1155
1156 .. code-block:: llvm
1157
1158     define void @f() noinline { ... }
1159     define void @f() alwaysinline { ... }
1160     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1161     define void @f() optsize { ... }
1162
1163 ``alignstack(<n>)``
1164     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1165     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1166     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1167     parentheses.
1168 ``alwaysinline``
1169     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1170     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1171     inlining size threshold for this caller.
1172 ``builtin``
1173     This indicates that the callee function at a call site should be
1174     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1175     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1176     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1177     attribute.
1178 ``cold``
1179     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1180     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1181     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1182     weight.
1183 ``inlinehint``
1184     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1185     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1186     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1187     inliner.
1188 ``jumptable``
1189     This attribute indicates that the function should be added to a
1190     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1191     references to this function should be replaced with a reference to the
1192     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1193     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1194     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1195     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1196 ``minsize``
1197     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1198     passes make choices that keep the code size of this function as small
1199     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1200     performance in order to minimize the size of the generated code.
1201 ``naked``
1202     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1203     function. This can have very system-specific consequences.
1204 ``nobuiltin``
1205     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1206     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1207     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1208     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1209     and on function declarations and definitions.
1210 ``noduplicate``
1211     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1212     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1213     within its parent function, but may not be duplicated within
1214     its parent function.
1215
1216     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1217     be an inlining candidate, provided that the call is not
1218     duplicated by inlining. That implies that the function has
1219     internal linkage and only has one call site, so the original
1220     call is dead after inlining.
1221 ``noimplicitfloat``
1222     This attributes disables implicit floating point instructions.
1223 ``noinline``
1224     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1225     function in any situation. This attribute may not be used together
1226     with the ``alwaysinline`` attribute.
1227 ``nonlazybind``
1228     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1229     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1230     startup time if the function is not called during program startup.
1231 ``noredzone``
1232     This attribute indicates that the code generator should not use a
1233     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1234 ``noreturn``
1235     This function attribute indicates that the function never returns
1236     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1237     function ever does dynamically return.
1238 ``nounwind``
1239     This function attribute indicates that the function never returns
1240     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1241     unwind, its runtime behavior is undefined.
1242 ``optnone``
1243     This function attribute indicates that the function is not optimized
1244     by any optimization or code generator passes with the
1245     exception of interprocedural optimization passes.
1246     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1247     attribute; this attribute is also incompatible
1248     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1249
1250     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1251     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1252     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1253     candidates for inlining into the body of this function.
1254 ``optsize``
1255     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1256     passes make choices that keep the code size of this function low,
1257     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1258     long as they do not significantly impact runtime performance.
1259 ``readnone``
1260     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1261     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1262     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1263     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1264     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1265     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1266     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1267     the ``C++`` exception throwing methods.
1268
1269     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1270     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1271     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1272 ``readonly``
1273     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1274     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1275     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1276     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1277     state that may be set in the caller. A readonly function always
1278     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1279     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1280     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1281     methods.
1282
1283     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1284     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1285     the pointer points to.
1286 ``returns_twice``
1287     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1288     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1289     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1290     functions.
1291 ``sanitize_address``
1292     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1293     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1294 ``sanitize_memory``
1295     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1296     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1297 ``sanitize_thread``
1298     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1299     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1300 ``ssp``
1301     This attribute indicates that the function should emit a stack
1302     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1303     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1304     return from the function to see if it has been overwritten. A
1305     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1306     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1307
1308     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1309     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1310     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1311       ``ssp-buffer-size``.
1312
1313     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1314     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1315
1316     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1317     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1318     function will have an ``ssp`` attribute.
1319 ``sspreq``
1320     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1321     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1322     attribute.
1323
1324     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1325     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1326     The specific layout rules are:
1327
1328     #. Large arrays and structures containing large arrays
1329        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1330     #. Small arrays and structures containing small arrays
1331        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1332     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1333        protector.
1334
1335     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1336     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1337     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1338     an ``sspreq`` attribute.
1339 ``sspstrong``
1340     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1341     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1342     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1343     will enable protectors for functions with:
1344
1345     - Arrays of any size and type
1346     - Aggregates containing an array of any size and type.
1347     - Calls to alloca().
1348     - Local variables that have had their address taken.
1349
1350     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1351     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1352     The specific layout rules are:
1353
1354     #. Large arrays and structures containing large arrays
1355        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1356     #. Small arrays and structures containing small arrays
1357        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1358     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1359        protector.
1360
1361     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1362
1363     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1364     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1365     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1366 ``uwtable``
1367     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1368     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1369     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1370     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1371     units.
1372
1373 .. _moduleasm:
1374
1375 Module-Level Inline Assembly
1376 ----------------------------
1377
1378 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1379 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1380 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1381 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1382
1383 .. code-block:: llvm
1384
1385     module asm "inline asm code goes here"
1386     module asm "more can go here"
1387
1388 The strings can contain any character by escaping non-printable
1389 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1390 two digit hex code for the number.
1391
1392 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1393 assembly code is generated.
1394
1395 .. _langref_datalayout:
1396
1397 Data Layout
1398 -----------
1399
1400 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1401 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1402 simply:
1403
1404 .. code-block:: llvm
1405
1406     target datalayout = "layout specification"
1407
1408 The *layout specification* consists of a list of specifications
1409 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1410 with a letter and may include other information after the letter to
1411 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1412 as follows:
1413
1414 ``E``
1415     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1416     the bits with the most significance have the lowest address
1417     location.
1418 ``e``
1419     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1420     is, the bits with the least significance have the lowest address
1421     location.
1422 ``S<size>``
1423     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1424     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1425     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1426     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1427     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1428     alignment promotions.
1429 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1430     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1431     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1432     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1433     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1434     in the range [1,2^23).
1435 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1436     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1437     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1438 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1439     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1440     ``<size>``.
1441 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1442     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1443     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1444     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1445     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1446     targets.
1447 ``a:<abi>:<pref>``
1448     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1449 ``m:<mangling>``
1450     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1451     options are
1452
1453     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1454     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1455     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1456       symbols get a ``_`` prefix.
1457     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1458       functions also get a suffix based on the frame size.
1459 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1460     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1461     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1462     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1463     this set are considered to support most general arithmetic operations
1464     efficiently.
1465
1466 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1467 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1468 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1469
1470 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1471 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1472 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1473 specifications are given in this list:
1474
1475 -  ``E`` - big endian
1476 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1477 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1478    same as the default address space.
1479 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1480 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1481 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1482 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1483 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1484 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1485    alignment of 64-bits
1486 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1487 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1488 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1489 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1490 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1491 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1492 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1493
1494 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1495 following rules:
1496
1497 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1498    that specification is used.
1499 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1500    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1501    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1502    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1503    given the default specifications above, the i7 type will use the
1504    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1505    alignment of i64 (largest specified).
1506 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1507    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1508    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1509    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1510
1511 The function of the data layout string may not be what you expect.
1512 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1513 the code generator should use.
1514
1515 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1516 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1517 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1518 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1519 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1520 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1521 that require precise layout information, but this also prevents those
1522 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1523
1524 .. _langref_triple:
1525
1526 Target Triple
1527 -------------
1528
1529 A module may specify a target triple string that describes the target
1530 host. The syntax for the target triple is simply:
1531
1532 .. code-block:: llvm
1533
1534     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1535
1536 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1537 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1538
1539 ::
1540
1541     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1542     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1543
1544 This information is passed along to the backend so that it generates
1545 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1546 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1547
1548 .. _pointeraliasing:
1549
1550 Pointer Aliasing Rules
1551 ----------------------
1552
1553 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1554 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1555 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1556 to the following rules:
1557
1558 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1559    value it is *based* on.
1560 -  An address of a global variable is associated with the address range
1561    of the variable's storage.
1562 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1563    address range of the allocated storage.
1564 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1565    address.
1566 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1567    a function not defined within LLVM may be associated with address
1568    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1569    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1570    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1571
1572 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1573 following rules:
1574
1575 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1576    on the first operand of the ``getelementptr``.
1577 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1578    ``bitcast``.
1579 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1580    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1581    the pointer's value.
1582 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1583
1584 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1585 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1586
1587 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1588 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1589 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1590 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1591 alignment of the store.
1592
1593 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1594 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1595 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1596 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1597 alias analysis.
1598
1599 .. _volatile:
1600
1601 Volatile Memory Accesses
1602 ------------------------
1603
1604 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1605 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1606 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1607 volatile operations or change their order of execution relative to other
1608 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1609 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1610 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1611
1612 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1613 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1614 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1615 target-legal volatile load/store instructions.
1616
1617 .. admonition:: Rationale
1618
1619  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1620  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1621  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1622  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1623  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1624  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1625  do not violate the frontend's contract with the language.
1626
1627 .. _memmodel:
1628
1629 Memory Model for Concurrent Operations
1630 --------------------------------------
1631
1632 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1633 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1634 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1635 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1636
1637 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1638
1639 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1640 that
1641
1642 -  Is a superset of single-thread program order, and
1643 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1644    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1645    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1646    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1647    Constraints <ordering>`).
1648
1649 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1650 between a thread and signals executing inside that thread.
1651
1652 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1653 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1654 (defined) write operations (store instructions, atomic
1655 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1656 section, initialized globals are considered to have a write of the
1657 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1658 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1659 may see any write to the same byte, except:
1660
1661 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1662    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1663    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1664 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1665    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1666
1667 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1668
1669 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1670    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1671    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1672    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1673    synchronization.)
1674 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1675    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1676 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1677    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1678 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1679    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1680    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1681    constraints on how the choice is made.
1682 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1683
1684 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1685 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1686 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1687 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1688 than one instruction to read the series of bytes.
1689
1690 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1691 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1692 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1693 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1694 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1695 from an address, introducing a store can change a load that may see
1696 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1697
1698 .. _ordering:
1699
1700 Atomic Memory Ordering Constraints
1701 ----------------------------------
1702
1703 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1704 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1705 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1706 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1707 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1708 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1709 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1710 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1711 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1712 differently since they don't take an address. See that instruction's
1713 documentation for details.
1714
1715 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1716 :doc:`Atomics`.
1717
1718 ``unordered``
1719     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1720     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1721     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1722     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1723     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1724     to make them atomic in any interesting way.
1725 ``monotonic``
1726     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1727     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1728     address. All modification orders must be compatible with the
1729     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1730     orders can be combined to a global total order for the whole program
1731     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1732     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1733     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1734     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1735     happens before another atomic read of the same address, the later
1736     read must see the same value or a later value in the address's
1737     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1738     stronger) operations on the same address. If an address is written
1739     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1740     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1741     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1742     ``memory_order_relaxed``.
1743 ``acquire``
1744     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1745     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1746     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1747 ``release``
1748     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1749     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1750     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1751     complete description; see the C++0x definition of a release
1752     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1753     ``memory_order_release``.
1754 ``acq_rel`` (acquire+release)
1755     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1756     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1757 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1758     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1759     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1760     writes), there is a global total order on all
1761     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1762     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1763     modification orders of all the affected addresses. Each
1764     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1765     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1766     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1767
1768 .. _singlethread:
1769
1770 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1771 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1772 other operations running in the same thread (for example, in signal
1773 handlers).
1774
1775 .. _fastmath:
1776
1777 Fast-Math Flags
1778 ---------------
1779
1780 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1781 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1782 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1783 otherwise unsafe floating point operations
1784
1785 ``nnan``
1786    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1787    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1788    NaNs, but the value of the result is undefined.
1789
1790 ``ninf``
1791    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1792    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1793    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1794
1795 ``nsz``
1796    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1797    argument or result as insignificant.
1798
1799 ``arcp``
1800    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1801    argument rather than perform division.
1802
1803 ``fast``
1804    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1805    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1806    flag implies all the others.
1807
1808 .. _uselistorder:
1809
1810 Use-list Order Directives
1811 -------------------------
1812
1813 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1814 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1815 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1816 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1817
1818 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1819 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1820 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1821
1822 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1823 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1824 function's scope.
1825
1826 :Syntax:
1827
1828 ::
1829
1830     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1831     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1832
1833 :Examples:
1834
1835 ::
1836
1837     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1838     entry:
1839       ; ... instructions ...
1840     bb:
1841       ; ... instructions ...
1842
1843       ; At function scope.
1844       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1845       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1846     }
1847
1848     ; At global scope.
1849     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1850     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1851     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1852     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1853
1854 .. _typesystem:
1855
1856 Type System
1857 ===========
1858
1859 The LLVM type system is one of the most important features of the
1860 intermediate representation. Being typed enables a number of
1861 optimizations to be performed on the intermediate representation
1862 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1863 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1864 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1865 not feasible to perform on normal three address code representations.
1866
1867 .. _t_void:
1868
1869 Void Type
1870 ---------
1871
1872 :Overview:
1873
1874
1875 The void type does not represent any value and has no size.
1876
1877 :Syntax:
1878
1879
1880 ::
1881
1882       void
1883
1884
1885 .. _t_function:
1886
1887 Function Type
1888 -------------
1889
1890 :Overview:
1891
1892
1893 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1894 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1895 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1896 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1897
1898 :Syntax:
1899
1900 ::
1901
1902       <returntype> (<parameter list>)
1903
1904 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1905 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1906 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1907 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1908 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1909 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1910
1911 :Examples:
1912
1913 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1914 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1915 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1916 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1917 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1918 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1919 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1920 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1921 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1922
1923 .. _t_firstclass:
1924
1925 First Class Types
1926 -----------------
1927
1928 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1929 Values of these types are the only ones which can be produced by
1930 instructions.
1931
1932 .. _t_single_value:
1933
1934 Single Value Types
1935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1936
1937 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1938
1939 .. _t_integer:
1940
1941 Integer Type
1942 """"""""""""
1943
1944 :Overview:
1945
1946 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1947 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1948 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1949
1950 :Syntax:
1951
1952 ::
1953
1954       iN
1955
1956 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1957 value.
1958
1959 Examples:
1960 *********
1961
1962 +----------------+------------------------------------------------+
1963 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1964 +----------------+------------------------------------------------+
1965 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1966 +----------------+------------------------------------------------+
1967 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1968 +----------------+------------------------------------------------+
1969
1970 .. _t_floating:
1971
1972 Floating Point Types
1973 """"""""""""""""""""
1974
1975 .. list-table::
1976    :header-rows: 1
1977
1978    * - Type
1979      - Description
1980
1981    * - ``half``
1982      - 16-bit floating point value
1983
1984    * - ``float``
1985      - 32-bit floating point value
1986
1987    * - ``double``
1988      - 64-bit floating point value
1989
1990    * - ``fp128``
1991      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1992
1993    * - ``x86_fp80``
1994      -  80-bit floating point value (X87)
1995
1996    * - ``ppc_fp128``
1997      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1998
1999 X86_mmx Type
2000 """"""""""""
2001
2002 :Overview:
2003
2004 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2005 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2006 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2007 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2008 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2009 of this type.
2010
2011 :Syntax:
2012
2013 ::
2014
2015       x86_mmx
2016
2017
2018 .. _t_pointer:
2019
2020 Pointer Type
2021 """"""""""""
2022
2023 :Overview:
2024
2025 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2026 commonly used to reference objects in memory.
2027
2028 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2029 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2030 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2031 are target-specific.
2032
2033 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2034 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2035
2036 :Syntax:
2037
2038 ::
2039
2040       <type> *
2041
2042 :Examples:
2043
2044 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2045 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2046 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2047 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2048 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2049 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2050 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2051
2052 .. _t_vector:
2053
2054 Vector Type
2055 """""""""""
2056
2057 :Overview:
2058
2059 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2060 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2061 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2062 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2063 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2064
2065 :Syntax:
2066
2067 ::
2068
2069       < <# elements> x <elementtype> >
2070
2071 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2072 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2073 of size zero are not allowed.
2074
2075 :Examples:
2076
2077 +-------------------+--------------------------------------------------+
2078 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2079 +-------------------+--------------------------------------------------+
2080 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2081 +-------------------+--------------------------------------------------+
2082 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2083 +-------------------+--------------------------------------------------+
2084 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2085 +-------------------+--------------------------------------------------+
2086
2087 .. _t_label:
2088
2089 Label Type
2090 ^^^^^^^^^^
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The label type represents code labels.
2095
2096 :Syntax:
2097
2098 ::
2099
2100       label
2101
2102 .. _t_metadata:
2103
2104 Metadata Type
2105 ^^^^^^^^^^^^^
2106
2107 :Overview:
2108
2109 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2110 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2111
2112 :Syntax:
2113
2114 ::
2115
2116       metadata
2117
2118 .. _t_aggregate:
2119
2120 Aggregate Types
2121 ^^^^^^^^^^^^^^^
2122
2123 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2124 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2125 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2126 aggregate types.
2127
2128 .. _t_array:
2129
2130 Array Type
2131 """"""""""
2132
2133 :Overview:
2134
2135 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2136 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2137 elements) and an underlying data type.
2138
2139 :Syntax:
2140
2141 ::
2142
2143       [<# elements> x <elementtype>]
2144
2145 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2146 be any type with a size.
2147
2148 :Examples:
2149
2150 +------------------+--------------------------------------+
2151 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2152 +------------------+--------------------------------------+
2153 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2154 +------------------+--------------------------------------+
2155 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2156 +------------------+--------------------------------------+
2157
2158 Here are some examples of multidimensional arrays:
2159
2160 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2161 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2162 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2163 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2164 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2165 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2166 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2167
2168 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2169 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2170 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2171 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2172 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2173 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2174 example.
2175
2176 .. _t_struct:
2177
2178 Structure Type
2179 """"""""""""""
2180
2181 :Overview:
2182
2183 The structure type is used to represent a collection of data members
2184 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2185 a size.
2186
2187 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2188 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2189 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2190 '``insertvalue``' instructions.
2191
2192 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2193 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2194 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2195 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2196 required to match what the underlying code generator expects.
2197
2198 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2199 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2200 identified types are always defined at the top level with a name.
2201 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2202 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2203 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2204
2205 :Syntax:
2206
2207 ::
2208
2209       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2210       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2211
2212 :Examples:
2213
2214 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2215 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2216 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2217 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2218 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2219 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2220 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2221
2222 .. _t_opaque:
2223
2224 Opaque Structure Types
2225 """"""""""""""""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2230 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2231 notion of a forward declared structure.
2232
2233 :Syntax:
2234
2235 ::
2236
2237       %X = type opaque
2238       %52 = type opaque
2239
2240 :Examples:
2241
2242 +--------------+-------------------+
2243 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2244 +--------------+-------------------+
2245
2246 .. _constants:
2247
2248 Constants
2249 =========
2250
2251 LLVM has several different basic types of constants. This section
2252 describes them all and their syntax.
2253
2254 Simple Constants
2255 ----------------
2256
2257 **Boolean constants**
2258     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2259     of the ``i1`` type.
2260 **Integer constants**
2261     Standard integers (such as '4') are constants of the
2262     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2263     integer types.
2264 **Floating point constants**
2265     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2266     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2267     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2268     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2269     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2270     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2271     point <t_floating>` type.
2272 **Null pointer constants**
2273     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2274     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2275
2276 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2277 floating point constants. For example, the form
2278 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2279 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2280 constants are required (and the only time that they are generated by the
2281 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2282 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2283 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2284 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2285 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2286
2287 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2288 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2289 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2290 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2291 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2292 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2293 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2294 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2295 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2296 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2297 will only work if they match the long double format on your target.
2298 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2299 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2300 (sign bit at the left).
2301
2302 There are no constants of type x86_mmx.
2303
2304 .. _complexconstants:
2305
2306 Complex Constants
2307 -----------------
2308
2309 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2310 constants and smaller complex constants.
2311
2312 **Structure constants**
2313     Structure constants are represented with notation similar to
2314     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2315     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2316     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2317     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2318     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2319     must match those specified by the type.
2320 **Array constants**
2321     Array constants are represented with notation similar to array type
2322     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2323     square brackets (``[]``)). For example:
2324     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2325     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2326     match those specified by the type. As a special case, character array
2327     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2328     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2329 **Vector constants**
2330     Vector constants are represented with notation similar to vector
2331     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2332     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2333     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2334     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2335     elements must match those specified by the type.
2336 **Zero initialization**
2337     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2338     value to zero of *any* type, including scalar and
2339     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2340     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2341     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2342 **Metadata node**
2343     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2344     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2345     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2346     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2347     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2348     information such as debug info.
2349
2350 Global Variable and Function Addresses
2351 --------------------------------------
2352
2353 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2354 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2355 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2356 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2357 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2358 file:
2359
2360 .. code-block:: llvm
2361
2362     @X = global i32 17
2363     @Y = global i32 42
2364     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2365
2366 .. _undefvalues:
2367
2368 Undefined Values
2369 ----------------
2370
2371 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2372 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2373 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2374 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2375
2376 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2377 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2378 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2379 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2380
2381 .. code-block:: llvm
2382
2383       %A = add %X, undef
2384       %B = sub %X, undef
2385       %C = xor %X, undef
2386     Safe:
2387       %A = undef
2388       %B = undef
2389       %C = undef
2390
2391 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2392 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2393
2394 .. code-block:: llvm
2395
2396       %A = or %X, undef
2397       %B = and %X, undef
2398     Safe:
2399       %A = -1
2400       %B = 0
2401     Unsafe:
2402       %A = undef
2403       %B = undef
2404
2405 These logical operations have bits that are not always affected by the
2406 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2407 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2408 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2409 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2410 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2411 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2412 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2413 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2414
2415 .. code-block:: llvm
2416
2417       %A = select undef, %X, %Y
2418       %B = select undef, 42, %Y
2419       %C = select %X, %Y, undef
2420     Safe:
2421       %A = %X     (or %Y)
2422       %B = 42     (or %Y)
2423       %C = %Y
2424     Unsafe:
2425       %A = undef
2426       %B = undef
2427       %C = undef
2428
2429 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2430 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2431 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2432 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2433 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2434 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2435 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2436
2437 .. code-block:: llvm
2438
2439       %A = xor undef, undef
2440
2441       %B = undef
2442       %C = xor %B, %B
2443
2444       %D = undef
2445       %E = icmp slt %D, 4
2446       %F = icmp gte %D, 4
2447
2448     Safe:
2449       %A = undef
2450       %B = undef
2451       %C = undef
2452       %D = undef
2453       %E = undef
2454       %F = undef
2455
2456 This example points out that two '``undef``' operands are not
2457 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2458 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2459 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2460 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2461 its value over its "live range". This is true because the variable
2462 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2463 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2464 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2465 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2466 uses with" concept would not hold.
2467
2468 .. code-block:: llvm
2469
2470       %A = fdiv undef, %X
2471       %B = fdiv %X, undef
2472     Safe:
2473       %A = undef
2474     b: unreachable
2475
2476 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2477 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2478 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2479 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2480 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2481 However, in the second example, we can make a more aggressive
2482 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2483 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2484 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2485 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2486 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2487 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2488
2489 .. code-block:: llvm
2490
2491     a:  store undef -> %X
2492     b:  store %X -> undef
2493     Safe:
2494     a: <deleted>
2495     b: unreachable
2496
2497 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2498 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2499 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2500 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2501 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2502
2503 .. _poisonvalues:
2504
2505 Poison Values
2506 -------------
2507
2508 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2509 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2510 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2511 that results in undefined behavior.
2512
2513 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2514 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2515 the ``nsw`` flag.
2516
2517 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2518
2519 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2520 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2521    their dynamic predecessor basic block.
2522 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2523    in the dynamic callers of their functions.
2524 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2525    instructions that dynamically transfer control back to them.
2526 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2527    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2528    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2529 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2530    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2531    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2532    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2533 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2534    most recent preceding instruction with externally visible side
2535    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2536    operations <volatile>`.)
2537 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2538    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2539    multiple successors and the instruction is always executed when
2540    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2541    when control is transferred to another.
2542 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2543    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2544    be different if the terminator had transferred control to a different
2545    successor.
2546 -  Dependence is transitive.
2547
2548 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2549 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2550 on a poison value has undefined behavior.
2551
2552 Here are some examples:
2553
2554 .. code-block:: llvm
2555
2556     entry:
2557       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2558       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2559       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2560       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2561
2562       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2563       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2564
2565       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2566
2567       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2568       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2569       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2570       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2571
2572       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2573       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2574
2575     true:
2576       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2577                                            ; it has undefined behavior.
2578       br label %end
2579
2580     end:
2581       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2582                                            ; Both edges into this PHI are
2583                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2584                                            ; always results in a poison value.
2585
2586       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2587                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2588                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2589
2590       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2591                                            ; The same branch again, but this time the
2592                                            ; true block doesn't have side effects.
2593
2594     second_true:
2595       ; No side effects!
2596       ret void
2597
2598     second_end:
2599       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2600                                            ; on the store in %end. Also, it is
2601                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2602                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2603                                            ; behavior in this example).
2604
2605 .. _blockaddress:
2606
2607 Addresses of Basic Blocks
2608 -------------------------
2609
2610 ``blockaddress(@function, %block)``
2611
2612 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2613 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2614 Taking the address of the entry block is illegal.
2615
2616 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2617 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2618 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2619 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2620 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2621 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2622 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2623 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2624 instruction.
2625
2626 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2627 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2628
2629 .. _constantexprs:
2630
2631 Constant Expressions
2632 --------------------
2633
2634 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2635 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2636 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2637 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2638 The following is the syntax for constant expressions:
2639
2640 ``trunc (CST to TYPE)``
2641     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2642     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2643 ``zext (CST to TYPE)``
2644     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2645     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2646 ``sext (CST to TYPE)``
2647     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2648     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2649 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2650     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2651     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2652     must be floating point.
2653 ``fpext (CST to TYPE)``
2654     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2655     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2656     floating point.
2657 ``fptoui (CST to TYPE)``
2658     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2659     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2660     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2661     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2662     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2663 ``fptosi (CST to TYPE)``
2664     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2665     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2666     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2667     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2668     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2669 ``uitofp (CST to TYPE)``
2670     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2671     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2672     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2673     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2674     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2675 ``sitofp (CST to TYPE)``
2676     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2677     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2678     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2679     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2680     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2681 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2682     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2683     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2684     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2685     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2686 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2687     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2688     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2689     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2690     This one is *really* dangerous!
2691 ``bitcast (CST to TYPE)``
2692     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2693     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2694     instruction <i_bitcast>`.
2695 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2696     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2697     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2698     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2699 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2700     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2701     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2702     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2703     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2704 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2705     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2706 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2707     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2708 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2709     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2710 ``extractelement (VAL, IDX)``
2711     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2712     constants.
2713 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2714     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2715     constants.
2716 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2717     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2718     constants.
2719 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2720     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2721     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2722     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2723     least one index value must be specified.
2724 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2725     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2726     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2727     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2728     value must be specified.
2729 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2730     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2731     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2732     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2733     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2734     operations on floating point values are allowed).
2735
2736 Other Values
2737 ============
2738
2739 .. _inlineasmexprs:
2740
2741 Inline Assembler Expressions
2742 ----------------------------
2743
2744 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2745 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2746 value represents the inline assembler as a string (containing the
2747 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2748 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2749 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2750 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2751 assembler expression is:
2752
2753 .. code-block:: llvm
2754
2755     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2756
2757 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2758 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2759 Thus, typically we have:
2760
2761 .. code-block:: llvm
2762
2763     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2764
2765 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2766 marked as having side effects. This is done through the use of the
2767 '``sideeffect``' keyword, like so:
2768
2769 .. code-block:: llvm
2770
2771     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2772
2773 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2774 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2775 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2776 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2777 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2778 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2779
2780 .. code-block:: llvm
2781
2782     call void asm alignstack "eieio", ""()
2783
2784 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2785 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2786 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2787 the only supported dialects. An example is:
2788
2789 .. code-block:: llvm
2790
2791     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2792
2793 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2794 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2795 keyword last.
2796
2797 Inline Asm Metadata
2798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2799
2800 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2801 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2802 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2803 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2804 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2805 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2806 it. For example:
2807
2808 .. code-block:: llvm
2809
2810     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2811     ...
2812     !42 = !{ i32 1234567 }
2813
2814 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2815 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2816 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2817 occurs on.
2818
2819 .. _metadata:
2820
2821 Metadata
2822 ========
2823
2824 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2825 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2826 code generator. One example application of metadata is source-level
2827 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2828
2829 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2830 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2831
2832 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2833
2834 Metadata Nodes and Metadata Strings
2835 -----------------------------------
2836
2837 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2838 contain any character by escaping non-printable characters with
2839 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2840 "``!"test\00"``".
2841
2842 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2843 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2844 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2845 their operand. For example:
2846
2847 .. code-block:: llvm
2848
2849     !{ !"test\00", i32 10}
2850
2851 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2852 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2853 example:
2854
2855 .. code-block:: llvm
2856
2857     !foo = !{!4, !3}
2858
2859 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2860 function is using two metadata arguments:
2861
2862 .. code-block:: llvm
2863
2864     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2865
2866 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2867 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2868
2869 .. code-block:: llvm
2870
2871     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2872
2873 More information about specific metadata nodes recognized by the
2874 optimizers and code generator is found below.
2875
2876 '``tbaa``' Metadata
2877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2878
2879 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2880 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2881 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2882 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2883 custom alias analysis behavior for other languages.
2884
2885 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2886 to three fields, e.g.:
2887
2888 .. code-block:: llvm
2889
2890     !0 = !{ !"an example type tree" }
2891     !1 = !{ !"int", !0 }
2892     !2 = !{ !"float", !0 }
2893     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
2894
2895 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2896 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2897 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2898 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2899 common names.
2900
2901 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2902 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2903 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2904 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2905 from multiple front-ends is handled conservatively.
2906
2907 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2908 indicates that the type is "constant" (meaning
2909 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2910 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2911
2912 '``tbaa.struct``' Metadata
2913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2914
2915 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2916 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2917 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2918 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2919 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2920 of the aggregate.
2921
2922 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2923 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2924
2925 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2926 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2927 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2928 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2929 its tbaa tag. e.g.:
2930
2931 .. code-block:: llvm
2932
2933     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
2934
2935 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2936 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2937 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2938
2939 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2940 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2941 does not carry useful data and need not be preserved.
2942
2943 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2945
2946 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2947 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2948 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2949 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2950 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2951 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2952 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2953 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2954 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2955 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2956 alias.
2957
2958 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2959 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2960 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2961 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2962 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2963
2964 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2965 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2966 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2967 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2968 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2969 optionally be provided as a third list entry.
2970
2971 For example,
2972
2973 .. code-block:: llvm
2974
2975     ; Two scope domains:
2976     !0 = !{!0}
2977     !1 = !{!1}
2978
2979     ; Some scopes in these domains:
2980     !2 = !{!2, !0}
2981     !3 = !{!3, !0}
2982     !4 = !{!4, !1}
2983
2984     ; Some scope lists:
2985     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
2986     !6 = !{!4, !3, !2}
2987     !7 = !{!3}
2988
2989     ; These two instructions don't alias:
2990     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2991     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2992
2993     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2994     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2995     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2996     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2997
2998     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2999     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3000     ; !alias.scope list):
3001     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
3002     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3003
3004 '``fpmath``' Metadata
3005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3006
3007 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3008 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3009 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3010 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3011 it. ULP is defined as follows:
3012
3013     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3014     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3015     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3016     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3017     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3018
3019 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3020 number representing the maximum relative error, for example:
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3025
3026 '``range``' Metadata
3027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3028
3029 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3030 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3031 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3032 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3033 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3034 pair. Each pair has the following properties:
3035
3036 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3037 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3038 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3039 -  The range is allowed to wrap.
3040 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3041    ``a!=b``.
3042
3043 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3044 they must be non-contiguous.
3045
3046 Examples:
3047
3048 .. code-block:: llvm
3049
3050       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3051       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3052       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3053       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3054              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3055     ...
3056     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3057     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3058     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3059     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3060
3061 '``llvm.loop``'
3062 ^^^^^^^^^^^^^^^
3063
3064 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3065 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3066 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3067 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3068 specified with the name ``llvm.loop``.
3069
3070 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3071 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3072 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3073 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3074 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3075 constructs:
3076
3077 .. code-block:: llvm
3078
3079     !0 = !{!0}
3080     !1 = !{!1}
3081
3082 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3083 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3084 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3085 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3086
3087 .. code-block:: llvm
3088
3089       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3090     ...
3091     !0 = !{!0, !1}
3092     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3093
3094 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3096
3097 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3098 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3099 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3100 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3101 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3102 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3103 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3104 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3105 in determining the safety of these transformations.
3106
3107 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3109
3110 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3111 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3112 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3113 example:
3114
3115 .. code-block:: llvm
3116
3117    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3118
3119 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3120 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3121 then the interleave count will be determined automatically.
3122
3123 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3125
3126 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3127 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3128 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3129 0 disables vectorization:
3130
3131 .. code-block:: llvm
3132
3133    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3134    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3135
3136 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3138
3139 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3140 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3141 operand is an integer specifying the width. For example:
3142
3143 .. code-block:: llvm
3144
3145    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3146
3147 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3148 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3149 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3150 determined automatically.
3151
3152 '``llvm.loop.unroll``'
3153 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3154
3155 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3156 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3157 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3158 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3159 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3160 optimizer believes it is safe to do so.
3161
3162 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3164
3165 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3166 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3167 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3168 example:
3169
3170 .. code-block:: llvm
3171
3172    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3173
3174 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3175 will be partially unrolled.
3176
3177 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3179
3180 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3181 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3182
3183 .. code-block:: llvm
3184
3185    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3186
3187 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3189
3190 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3191 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3192 For example:
3193
3194 .. code-block:: llvm
3195
3196    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3197
3198 '``llvm.mem``'
3199 ^^^^^^^^^^^^^^^
3200
3201 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3202 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3203
3204 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3206
3207 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3208 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3209 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3210 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3211 with the same loop identifier.
3212
3213 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3214 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3215 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3216 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3217 ``L2``.
3218
3219 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3220 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3221 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3222 loop.  
3223
3224 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3225 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3226 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3227 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3228 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3229 insert new memory instructions into the loop body).
3230
3231 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3232 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3233 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3234
3235 .. code-block:: llvm
3236
3237    for.body:
3238      ...
3239      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3240      ...
3241      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3242      ...
3243      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3244
3245    for.end:
3246    ...
3247    !0 = !{!0}
3248
3249 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3250 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3251 the loop identifier metadata node directly:
3252
3253 .. code-block:: llvm
3254
3255    outer.for.body:
3256      ...
3257      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3258      ...
3259      br label %inner.for.body
3260
3261    inner.for.body:
3262      ...
3263      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3264      ...
3265      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3266      ...
3267      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3268
3269    inner.for.end:
3270      ...
3271      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3272      ...
3273      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3274
3275    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3276    ...
3277    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3278    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3279    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3280
3281 Module Flags Metadata
3282 =====================
3283
3284 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3285 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3286 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3287 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3288 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3289 look it up.
3290
3291 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3292 Each triplet has the following form:
3293
3294 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3295    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3296    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3297    described below.
3298 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3299    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3300    including entries with the **Require** behavior).
3301 -  The third element is the value of the flag.
3302
3303 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3304 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3305 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3306 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3307 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3308 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3309
3310 The following behaviors are supported:
3311
3312 .. list-table::
3313    :header-rows: 1
3314    :widths: 10 90
3315
3316    * - Value
3317      - Behavior
3318
3319    * - 1
3320      - **Error**
3321            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3322            is that of the operands.
3323
3324    * - 2
3325      - **Warning**
3326            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3327            operand for the flag from the first module being linked.
3328
3329    * - 3
3330      - **Require**
3331            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3332            specified value after linking is performed. The value must be a
3333            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3334            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3335            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3336            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3337            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3338
3339    * - 4
3340      - **Override**
3341            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3342            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3343            differ, an error will be emitted.
3344
3345    * - 5
3346      - **Append**
3347            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3348
3349    * - 6
3350      - **AppendUnique**
3351            Appends the two values, which are required to be metadata
3352            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3353            during the append operation.
3354
3355 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3356 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3357 value) or **Override**.
3358
3359 An example of module flags:
3360
3361 .. code-block:: llvm
3362
3363     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3364     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3365     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3366     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3367       !{
3368         !"foo", i32 1
3369       }
3370     }
3371     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3372
3373 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3374    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3375    values are not equal.
3376
3377 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3378    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3379    '37'.
3380
3381 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3382    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3383    warning if their values are not equal.
3384
3385 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3386
3387    ::
3388
3389        !{ !"foo", i32 1 }
3390
3391    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3392    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3393    performed.
3394
3395 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3396 ----------------------------------------------------
3397
3398 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3399 collection in a special section called "image info". The metadata
3400 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3401 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3402 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3403 be merged rather than appended together.
3404
3405 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3406 following key-value pairs:
3407
3408 .. list-table::
3409    :header-rows: 1
3410    :widths: 30 70
3411
3412    * - Key
3413      - Value
3414
3415    * - ``Objective-C Version``
3416      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3417
3418    * - ``Objective-C Image Info Version``
3419      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3420        always 0.
3421
3422    * - ``Objective-C Image Info Section``
3423      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3424        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3425        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3426        Objective-C ABI version 2.
3427
3428    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3429      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3430        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3431        collection supported.
3432
3433    * - ``Objective-C GC Only``
3434      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3435        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3436        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3437
3438 Some important flag interactions:
3439
3440 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3441    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3442    2, then the resulting module has the
3443    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3444 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3445    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3446
3447 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3448 --------------------------------------------
3449
3450 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3451 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3452 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3453 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3454
3455 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3456 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3457 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3458 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3459 list of metadata strings defining linker options.
3460
3461 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3462 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3463 framework::
3464
3465     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3466        !{
3467           !{ !"-lz" },
3468           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3469     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3470
3471 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3472 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3473 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3474 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3475 assembly writer or object file emitter.
3476
3477 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3478 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3479 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3480
3481 C type width Module Flags Metadata
3482 ----------------------------------
3483
3484 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3485 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3486 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3487 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3488 width.
3489
3490 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3491 flags metadata, using the following key-value pairs:
3492
3493 .. list-table::
3494    :header-rows: 1
3495    :widths: 30 70
3496
3497    * - Key
3498      - Value
3499
3500    * - short_wchar
3501      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3502        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3503
3504    * - short_enum
3505      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3506        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3507          represent all of its values.
3508
3509 For example, the following metadata section specifies that the module was
3510 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3511 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3512
3513     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3514     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3515     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3516
3517 .. _intrinsicglobalvariables:
3518
3519 Intrinsic Global Variables
3520 ==========================
3521
3522 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3523 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3524 All globals of this sort should have a section specified as
3525 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3526 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3527
3528 .. _gv_llvmused:
3529
3530 The '``llvm.used``' Global Variable
3531 -----------------------------------
3532
3533 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3534 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3535 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3536 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3537 use of it is:
3538
3539 .. code-block:: llvm
3540
3541     @X = global i8 4
3542     @Y = global i32 123
3543
3544     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3545        i8* @X,
3546        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3547     ], section "llvm.metadata"
3548
3549 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3550 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3551 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3552 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3553 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3554 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3555 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3556
3557 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3558 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3559 molesting the symbol.
3560
3561 .. _gv_llvmcompilerused:
3562
3563 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3564 --------------------------------------------
3565
3566 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3567 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3568 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3569 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3570 by ``@llvm.used``.
3571
3572 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3573 and should not be exposed to source languages.
3574
3575 .. _gv_llvmglobalctors:
3576
3577 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3578 -------------------------------------------
3579
3580 .. code-block:: llvm
3581
3582     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3583     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3584
3585 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3586 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3587 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3588 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3589 functions with the same priority is not defined.
3590
3591 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3592 or function, the initializer function will only run if the associated
3593 data from the current module is not discarded.
3594
3595 .. _llvmglobaldtors:
3596
3597 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3598 -------------------------------------------
3599
3600 .. code-block:: llvm
3601
3602     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3603     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3604
3605 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3606 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3607 The functions referenced by this array will be called in descending
3608 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3609 order of functions with the same priority is not defined.
3610
3611 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3612 or function, the destructor function will only run if the associated
3613 data from the current module is not discarded.
3614
3615 Instruction Reference
3616 =====================
3617
3618 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3619 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3620 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3621 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3622 :ref:`other instructions <otherops>`.
3623
3624 .. _terminators:
3625
3626 Terminator Instructions
3627 -----------------------
3628
3629 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3630 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3631 block should be executed after the current block is finished. These
3632 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3633 control flow, not values (the one exception being the
3634 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3635
3636 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3637 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3638 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3639 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3640
3641 .. _i_ret:
3642
3643 '``ret``' Instruction
3644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3645
3646 Syntax:
3647 """""""
3648
3649 ::
3650
3651       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3652       ret void                 ; Return from void function
3653
3654 Overview:
3655 """""""""
3656
3657 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3658 a value) from a function back to the caller.
3659
3660 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3661 value and then causes control flow, and one that just causes control
3662 flow to occur.
3663
3664 Arguments:
3665 """"""""""
3666
3667 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3668 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3669 class <t_firstclass>`' type.
3670
3671 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3672 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3673 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3674 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3675 value.
3676
3677 Semantics:
3678 """"""""""
3679
3680 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3681 the calling function's context. If the caller is a
3682 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3683 instruction after the call. If the caller was an
3684 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3685 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3686 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3687 value.
3688
3689 Example:
3690 """"""""
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3695       ret void                        ; Return from a void function
3696       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3697
3698 .. _i_br:
3699
3700 '``br``' Instruction
3701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3702
3703 Syntax:
3704 """""""
3705
3706 ::
3707
3708       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3709       br label <dest>          ; Unconditional branch
3710
3711 Overview:
3712 """""""""
3713
3714 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3715 different basic block in the current function. There are two forms of
3716 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3717 unconditional branch.
3718
3719 Arguments:
3720 """"""""""
3721
3722 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3723 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3724 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3725
3726 Semantics:
3727 """"""""""
3728
3729 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3730 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3731 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3732 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3733
3734 Example:
3735 """"""""
3736
3737 .. code-block:: llvm
3738
3739     Test:
3740       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3741       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3742     IfEqual:
3743       ret i32 1
3744     IfUnequal:
3745       ret i32 0
3746
3747 .. _i_switch:
3748
3749 '``switch``' Instruction
3750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3751
3752 Syntax:
3753 """""""
3754
3755 ::
3756
3757       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3758
3759 Overview:
3760 """""""""
3761
3762 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3763 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3764 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3765 destinations.
3766
3767 Arguments:
3768 """"""""""
3769
3770 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3771 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3772 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3773 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3774
3775 Semantics:
3776 """"""""""
3777
3778 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3779 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3780 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3781 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3782 to the default destination.
3783
3784 Implementation:
3785 """""""""""""""
3786
3787 Depending on properties of the target machine and the particular
3788 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3789 different ways. For example, it could be generated as a series of
3790 chained conditional branches or with a lookup table.
3791
3792 Example:
3793 """"""""
3794
3795 .. code-block:: llvm
3796
3797      ; Emulate a conditional br instruction
3798      %Val = zext i1 %value to i32
3799      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3800
3801      ; Emulate an unconditional br instruction
3802      switch i32 0, label %dest [ ]
3803
3804      ; Implement a jump table:
3805      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3806                                          i32 1, label %onone
3807                                          i32 2, label %ontwo ]
3808
3809 .. _i_indirectbr:
3810
3811 '``indirectbr``' Instruction
3812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3813
3814 Syntax:
3815 """""""
3816
3817 ::
3818
3819       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3820
3821 Overview:
3822 """""""""
3823
3824 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3825 label within the current function, whose address is specified by
3826 "``address``". Address must be derived from a
3827 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3828
3829 Arguments:
3830 """"""""""
3831
3832 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3833 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3834 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3835 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3836
3837 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3838 accurate understanding of the CFG.
3839
3840 Semantics:
3841 """"""""""
3842
3843 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3844 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3845 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3846 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3847
3848 Implementation:
3849 """""""""""""""
3850
3851 This is typically implemented with a jump through a register.
3852
3853 Example:
3854 """"""""
3855
3856 .. code-block:: llvm
3857
3858      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3859
3860 .. _i_invoke:
3861
3862 '``invoke``' Instruction
3863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3864
3865 Syntax:
3866 """""""
3867
3868 ::
3869
3870       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3871                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3872
3873 Overview:
3874 """""""""
3875
3876 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3877 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3878 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3879 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3880 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3881 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3882 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3883 nearest "exception" label.
3884
3885 The '``exception``' label is a `landing
3886 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3887 '``exception``' label is required to have the
3888 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3889 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3890 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3891 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3892 instruction, so that the important information contained within the
3893 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3894
3895 Arguments:
3896 """"""""""
3897
3898 This instruction requires several arguments:
3899
3900 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3901    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3902    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3903 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3904    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3905    are valid here.
3906 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3907    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3908    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3909    branching off an arbitrary pointer to function value.
3910 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3911    function to be invoked.
3912 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3913    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3914    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3915    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3916    extra arguments can be specified.
3917 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3918    executes a '``ret``' instruction.
3919 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3920    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3921    mechanism.
3922 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3923    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3924    attributes are valid here.
3925
3926 Semantics:
3927 """"""""""
3928
3929 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3930 instruction in most regards. The primary difference is that it
3931 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3932 library to unwind the stack.
3933
3934 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3935 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3936 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3937 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3938
3939 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3940 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3941 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3942 return value is available.
3943
3944 Example:
3945 """"""""
3946
3947 .. code-block:: llvm
3948
3949       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3950                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3951       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3952                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3953
3954 .. _i_resume:
3955
3956 '``resume``' Instruction
3957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3958
3959 Syntax:
3960 """""""
3961
3962 ::
3963
3964       resume <type> <value>
3965
3966 Overview:
3967 """""""""
3968
3969 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3970 successors.
3971
3972 Arguments:
3973 """"""""""
3974
3975 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3976 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3977 function.
3978
3979 Semantics:
3980 """"""""""
3981
3982 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3983 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3984 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3985
3986 Example:
3987 """"""""
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991       resume { i8*, i32 } %exn
3992
3993 .. _i_unreachable:
3994
3995 '``unreachable``' Instruction
3996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3997
3998 Syntax:
3999 """""""
4000
4001 ::
4002
4003       unreachable
4004
4005 Overview:
4006 """""""""
4007
4008 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4009 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4010 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4011 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4012
4013 Semantics:
4014 """"""""""
4015
4016 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4017
4018 .. _binaryops:
4019
4020 Binary Operations
4021 -----------------
4022
4023 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4024 They require two operands of the same type, execute an operation on
4025 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4026 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4027 result value has the same type as its operands.
4028
4029 There are several different binary operators:
4030
4031 .. _i_add:
4032
4033 '``add``' Instruction
4034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4035
4036 Syntax:
4037 """""""
4038
4039 ::
4040
4041       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4042       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4043       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4044       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4045
4046 Overview:
4047 """""""""
4048
4049 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4050
4051 Arguments:
4052 """"""""""
4053
4054 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4055 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4056 arguments must have identical types.
4057
4058 Semantics:
4059 """"""""""
4060
4061 The value produced is the integer sum of the two operands.
4062
4063 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4064 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4065 the result.
4066
4067 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4068 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4069
4070 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4071 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4072 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4073 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4074
4075 Example:
4076 """"""""
4077
4078 .. code-block:: llvm
4079
4080       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4081
4082 .. _i_fadd:
4083
4084 '``fadd``' Instruction
4085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4086
4087 Syntax:
4088 """""""
4089
4090 ::
4091
4092       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4093
4094 Overview:
4095 """""""""
4096
4097 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4098
4099 Arguments:
4100 """"""""""
4101
4102 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4103 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4104 Both arguments must have identical types.
4105
4106 Semantics:
4107 """"""""""
4108
4109 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4110 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4111 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4112 optimizations:
4113
4114 Example:
4115 """"""""
4116
4117 .. code-block:: llvm
4118
4119       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4120
4121 '``sub``' Instruction
4122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4123
4124 Syntax:
4125 """""""
4126
4127 ::
4128
4129       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4130       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4131       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4132       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4133
4134 Overview:
4135 """""""""
4136
4137 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4138
4139 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4140 instruction present in most other intermediate representations.
4141
4142 Arguments:
4143 """"""""""
4144
4145 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4146 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4147 arguments must have identical types.
4148
4149 Semantics:
4150 """"""""""
4151
4152 The value produced is the integer difference of the two operands.
4153
4154 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4155 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4156 the result.
4157
4158 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4159 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4160
4161 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4162 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4163 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4164 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4165
4166 Example:
4167 """"""""
4168
4169 .. code-block:: llvm
4170
4171       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4172       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4173
4174 .. _i_fsub:
4175
4176 '``fsub``' Instruction
4177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4178
4179 Syntax:
4180 """""""
4181
4182 ::
4183
4184       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4185
4186 Overview:
4187 """""""""
4188
4189 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4190
4191 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4192 instruction present in most other intermediate representations.
4193
4194 Arguments:
4195 """"""""""
4196
4197 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4198 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4199 Both arguments must have identical types.
4200
4201 Semantics:
4202 """"""""""
4203
4204 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4205 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4206 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4207 unsafe floating point optimizations:
4208
4209 Example:
4210 """"""""
4211
4212 .. code-block:: llvm
4213
4214       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4215       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4216
4217 '``mul``' Instruction
4218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4219
4220 Syntax:
4221 """""""
4222
4223 ::
4224
4225       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4226       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4227       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4228       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4229
4230 Overview:
4231 """""""""
4232
4233 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4234
4235 Arguments:
4236 """"""""""
4237
4238 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4239 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4240 arguments must have identical types.
4241
4242 Semantics:
4243 """"""""""
4244
4245 The value produced is the integer product of the two operands.
4246
4247 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4248 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4249 bit width of the result.
4250
4251 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4252 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4253 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4254 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4255 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4256 product.
4257
4258 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4259 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4260 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4261 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4262
4263 Example:
4264 """"""""
4265
4266 .. code-block:: llvm
4267
4268       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4269
4270 .. _i_fmul:
4271
4272 '``fmul``' Instruction
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 Syntax:
4276 """""""
4277
4278 ::
4279
4280       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4281
4282 Overview:
4283 """""""""
4284
4285 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4286
4287 Arguments:
4288 """"""""""
4289
4290 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4291 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4292 Both arguments must have identical types.
4293
4294 Semantics:
4295 """"""""""
4296
4297 The value produced is the floating point product of the two operands.
4298 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4299 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4300 unsafe floating point optimizations:
4301
4302 Example:
4303 """"""""
4304
4305 .. code-block:: llvm
4306
4307       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4308
4309 '``udiv``' Instruction
4310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4311
4312 Syntax:
4313 """""""
4314
4315 ::
4316
4317       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4318       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4319
4320 Overview:
4321 """""""""
4322
4323 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4324
4325 Arguments:
4326 """"""""""
4327
4328 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4329 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4330 arguments must have identical types.
4331
4332 Semantics:
4333 """"""""""
4334
4335 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4336
4337 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4338 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4339
4340 Division by zero leads to undefined behavior.
4341
4342 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4343 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4344 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4345
4346 Example:
4347 """"""""
4348
4349 .. code-block:: llvm
4350
4351       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4352
4353 '``sdiv``' Instruction
4354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4355
4356 Syntax:
4357 """""""
4358
4359 ::
4360
4361       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4362       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4363
4364 Overview:
4365 """""""""
4366
4367 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4368
4369 Arguments:
4370 """"""""""
4371
4372 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4373 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4374 arguments must have identical types.
4375
4376 Semantics:
4377 """"""""""
4378
4379 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4380 rounded towards zero.
4381
4382 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4383 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4384
4385 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4386 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4387 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4388
4389 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4390 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4391
4392 Example:
4393 """"""""
4394
4395 .. code-block:: llvm
4396
4397       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4398
4399 .. _i_fdiv:
4400
4401 '``fdiv``' Instruction
4402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4403
4404 Syntax:
4405 """""""
4406
4407 ::
4408
4409       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4410
4411 Overview:
4412 """""""""
4413
4414 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4415
4416 Arguments:
4417 """"""""""
4418
4419 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4420 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4421 Both arguments must have identical types.
4422
4423 Semantics:
4424 """"""""""
4425
4426 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4427 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4428 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4429 unsafe floating point optimizations:
4430
4431 Example:
4432 """"""""
4433
4434 .. code-block:: llvm
4435
4436       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4437
4438 '``urem``' Instruction
4439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4440
4441 Syntax:
4442 """""""
4443
4444 ::
4445
4446       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4447
4448 Overview:
4449 """""""""
4450
4451 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4452 division of its two arguments.
4453
4454 Arguments:
4455 """"""""""
4456
4457 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4458 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4459 arguments must have identical types.
4460
4461 Semantics:
4462 """"""""""
4463
4464 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4465 This instruction always performs an unsigned division to get the
4466 remainder.
4467
4468 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4469 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4470
4471 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4472
4473 Example:
4474 """"""""
4475
4476 .. code-block:: llvm
4477
4478       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4479
4480 '``srem``' Instruction
4481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4482
4483 Syntax:
4484 """""""
4485
4486 ::
4487
4488       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4489
4490 Overview:
4491 """""""""
4492
4493 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4494 division of its two operands. This instruction can also take
4495 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4496 must be integers.
4497
4498 Arguments:
4499 """"""""""
4500
4501 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4502 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4503 arguments must have identical types.
4504
4505 Semantics:
4506 """"""""""
4507
4508 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4509 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4510 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4511 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4512 difference, see `The Math
4513 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4514 table of how this is implemented in various languages, please see
4515 `Wikipedia: modulo
4516 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4517
4518 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4519 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4520
4521 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4522 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4523 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4524 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4525 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4526 result of the division and the remainder.)
4527
4528 Example:
4529 """"""""
4530
4531 .. code-block:: llvm
4532
4533       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4534
4535 .. _i_frem:
4536
4537 '``frem``' Instruction
4538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4539
4540 Syntax:
4541 """""""
4542
4543 ::
4544
4545       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4546
4547 Overview:
4548 """""""""
4549
4550 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4551 its two operands.
4552
4553 Arguments:
4554 """"""""""
4555
4556 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4557 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4558 Both arguments must have identical types.
4559
4560 Semantics:
4561 """"""""""
4562
4563 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4564 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4565 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4566 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4567
4568 Example:
4569 """"""""
4570
4571 .. code-block:: llvm
4572
4573       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4574
4575 .. _bitwiseops:
4576
4577 Bitwise Binary Operations
4578 -------------------------
4579
4580 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4581 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4582 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4583 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4584 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4585
4586 '``shl``' Instruction
4587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4588
4589 Syntax:
4590 """""""
4591
4592 ::
4593
4594       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4595       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4596       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4597       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4598
4599 Overview:
4600 """""""""
4601
4602 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4603 a specified number of bits.
4604
4605 Arguments:
4606 """"""""""
4607
4608 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4609 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4610 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4611
4612 Semantics:
4613 """"""""""
4614
4615 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4616 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4617 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4618 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4619 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4620 in ``op2``.
4621
4622 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4623 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4624 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4625 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4626 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4627 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4628 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4629
4630 Example:
4631 """"""""
4632
4633 .. code-block:: llvm
4634
4635       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4636       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4637       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4638       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4639       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4640
4641 '``lshr``' Instruction
4642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4643
4644 Syntax:
4645 """""""
4646
4647 ::
4648
4649       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4650       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4651
4652 Overview:
4653 """""""""
4654
4655 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4656 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4657
4658 Arguments:
4659 """"""""""
4660
4661 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4662 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4663 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4664
4665 Semantics:
4666 """"""""""
4667
4668 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4669 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4670 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4671 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4672 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4673 corresponding shift amount in ``op2``.
4674
4675 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4676 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4677 non-zero.
4678
4679 Example:
4680 """"""""
4681
4682 .. code-block:: llvm
4683
4684       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4685       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4686       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4687       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4688       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4689       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4690
4691 '``ashr``' Instruction
4692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4693
4694 Syntax:
4695 """""""
4696
4697 ::
4698
4699       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4700       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4701
4702 Overview:
4703 """""""""
4704
4705 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4706 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4707 extension.
4708
4709 Arguments:
4710 """"""""""
4711
4712 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4713 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4714 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4715
4716 Semantics:
4717 """"""""""
4718
4719 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4720 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4721 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4722 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4723 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4724 corresponding shift amount in ``op2``.
4725
4726 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4727 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4728 non-zero.
4729
4730 Example:
4731 """"""""
4732
4733 .. code-block:: llvm
4734
4735       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4736       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4737       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4738       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4739       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4740       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4741
4742 '``and``' Instruction
4743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4744
4745 Syntax:
4746 """""""
4747
4748 ::
4749
4750       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4751
4752 Overview:
4753 """""""""
4754
4755 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4756 operands.
4757
4758 Arguments:
4759 """"""""""
4760
4761 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4762 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4763 arguments must have identical types.
4764
4765 Semantics:
4766 """"""""""
4767
4768 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4769
4770 +-----+-----+-----+
4771 | In0 | In1 | Out |
4772 +-----+-----+-----+
4773 |   0 |   0 |   0 |
4774 +-----+-----+-----+
4775 |   0 |   1 |   0 |
4776 +-----+-----+-----+
4777 |   1 |   0 |   0 |
4778 +-----+-----+-----+
4779 |   1 |   1 |   1 |
4780 +-----+-----+-----+
4781
4782 Example:
4783 """"""""
4784
4785 .. code-block:: llvm
4786
4787       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4788       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4789       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4790
4791 '``or``' Instruction
4792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4793
4794 Syntax:
4795 """""""
4796
4797 ::
4798
4799       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4800
4801 Overview:
4802 """""""""
4803
4804 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4805 two operands.
4806
4807 Arguments:
4808 """"""""""
4809
4810 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4811 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4812 arguments must have identical types.
4813
4814 Semantics:
4815 """"""""""
4816
4817 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4818
4819 +-----+-----+-----+
4820 | In0 | In1 | Out |
4821 +-----+-----+-----+
4822 |   0 |   0 |   0 |
4823 +-----+-----+-----+
4824 |   0 |   1 |   1 |
4825 +-----+-----+-----+
4826 |   1 |   0 |   1 |
4827 +-----+-----+-----+
4828 |   1 |   1 |   1 |
4829 +-----+-----+-----+
4830
4831 Example:
4832 """"""""
4833
4834 ::
4835
4836       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4837       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4838       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4839
4840 '``xor``' Instruction
4841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4842
4843 Syntax:
4844 """""""
4845
4846 ::
4847
4848       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4849
4850 Overview:
4851 """""""""
4852
4853 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4854 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4855 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4856
4857 Arguments:
4858 """"""""""
4859
4860 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4861 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4862 arguments must have identical types.
4863
4864 Semantics:
4865 """"""""""
4866
4867 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4868
4869 +-----+-----+-----+
4870 | In0 | In1 | Out |
4871 +-----+-----+-----+
4872 |   0 |   0 |   0 |
4873 +-----+-----+-----+
4874 |   0 |   1 |   1 |
4875 +-----+-----+-----+
4876 |   1 |   0 |   1 |
4877 +-----+-----+-----+
4878 |   1 |   1 |   0 |
4879 +-----+-----+-----+
4880
4881 Example:
4882 """"""""
4883
4884 .. code-block:: llvm
4885
4886       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4887       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4888       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4889       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4890
4891 Vector Operations
4892 -----------------
4893
4894 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4895 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4896 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4897 While LLVM does directly support these vector operations, many
4898 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4899 take full advantage of a specific target.
4900
4901 .. _i_extractelement:
4902
4903 '``extractelement``' Instruction
4904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4905
4906 Syntax:
4907 """""""
4908
4909 ::
4910
4911       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4912
4913 Overview:
4914 """""""""
4915
4916 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4917 from a vector at a specified index.
4918
4919 Arguments:
4920 """"""""""
4921
4922 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4923 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4924 the position from which to extract the element. The index may be a
4925 variable of any integer type.
4926
4927 Semantics:
4928 """"""""""
4929
4930 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4931 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4932 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4933
4934 Example:
4935 """"""""
4936
4937 .. code-block:: llvm
4938
4939       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4940
4941 .. _i_insertelement:
4942
4943 '``insertelement``' Instruction
4944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4945
4946 Syntax:
4947 """""""
4948
4949 ::
4950
4951       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4952
4953 Overview:
4954 """""""""
4955
4956 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4957 vector at a specified index.
4958
4959 Arguments:
4960 """"""""""
4961
4962 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4963 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4964 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4965 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4966 index may be a variable of any integer type.
4967
4968 Semantics:
4969 """"""""""
4970
4971 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4972 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4973 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4974 undefined.
4975
4976 Example:
4977 """"""""
4978
4979 .. code-block:: llvm
4980
4981       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4982
4983 .. _i_shufflevector:
4984
4985 '``shufflevector``' Instruction
4986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4987
4988 Syntax:
4989 """""""
4990
4991 ::
4992
4993       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4994
4995 Overview:
4996 """""""""
4997
4998 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4999 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5000 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5001
5002 Arguments:
5003 """"""""""
5004
5005 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5006 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5007 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5008 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5009 same as the element type of the first two operands.
5010
5011 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5012 constant integer or undef values.
5013
5014 Semantics:
5015 """"""""""
5016
5017 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5018 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5019 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5020 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5021 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5022 only one vector.
5023
5024 Example:
5025 """"""""
5026
5027 .. code-block:: llvm
5028
5029       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5030                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5031       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5032                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5033       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5034                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5035       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5036                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5037
5038 Aggregate Operations
5039 --------------------
5040
5041 LLVM supports several instructions for working with
5042 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5043
5044 .. _i_extractvalue:
5045
5046 '``extractvalue``' Instruction
5047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5048
5049 Syntax:
5050 """""""
5051
5052 ::
5053
5054       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5055
5056 Overview:
5057 """""""""
5058
5059 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5060 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5061
5062 Arguments:
5063 """"""""""
5064
5065 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5066 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5067 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5068 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5069
5070 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5071
5072 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5073    omitted and assumed to be zero.
5074 -  At least one index must be specified.
5075 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5076
5077 Semantics:
5078 """"""""""
5079
5080 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5081 the index operands.
5082
5083 Example:
5084 """"""""
5085
5086 .. code-block:: llvm
5087
5088       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5089
5090 .. _i_insertvalue:
5091
5092 '``insertvalue``' Instruction
5093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5094
5095 Syntax:
5096 """""""
5097
5098 ::
5099
5100       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5101
5102 Overview:
5103 """""""""
5104
5105 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5106 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5107
5108 Arguments:
5109 """"""""""
5110
5111 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5112 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5113 a first-class value to insert. The following operands are constant
5114 indices indicating the position at which to insert the value in a
5115 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5116 to insert must have the same type as the value identified by the
5117 indices.
5118
5119 Semantics:
5120 """"""""""
5121
5122 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5123 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5124 indices is that of ``elt``.
5125
5126 Example:
5127 """"""""
5128
5129 .. code-block:: llvm
5130
5131       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5132       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5133       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5134
5135 .. _memoryops:
5136
5137 Memory Access and Addressing Operations
5138 ---------------------------------------
5139
5140 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5141 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5142 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5143 memory in LLVM.
5144
5145 .. _i_alloca:
5146
5147 '``alloca``' Instruction
5148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5149
5150 Syntax:
5151 """""""
5152
5153 ::
5154
5155       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5156
5157 Overview:
5158 """""""""
5159
5160 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5161 currently executing function, to be automatically released when this
5162 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5163 generic address space (address space zero).
5164
5165 Arguments:
5166 """"""""""
5167
5168 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5169 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5170 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5171 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5172 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5173 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5174 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5175 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5176 boundary compatible with the type.
5177
5178 '``type``' may be any sized type.
5179
5180 Semantics:
5181 """"""""""
5182
5183 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5184 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5185 memory is automatically released when the function returns. The
5186 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5187 variables that must have an address available. When the function returns
5188 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5189 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5190 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5191 is not specified.
5192
5193 Example:
5194 """"""""
5195
5196 .. code-block:: llvm
5197
5198       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5199       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5200       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5201       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5202
5203 .. _i_load:
5204
5205 '``load``' Instruction
5206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5207
5208 Syntax:
5209 """""""
5210
5211 ::
5212
5213       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5214       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5215       !<index> = !{ i32 1 }
5216
5217 Overview:
5218 """""""""
5219
5220 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5221
5222 Arguments:
5223 """"""""""
5224
5225 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5226 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5227 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5228 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5229 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5230 operations <volatile>`.
5231
5232 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5233 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5234 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5235 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5236 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5237 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5238 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5239 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5240 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5241 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5242 any defined semantics for atomic loads.
5243
5244 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5245 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5246 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5247 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5248 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5249 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5250 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5251 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5252
5253 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5254 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5255 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5256 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5257 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5258 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5259 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5260
5261 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5262 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5263 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5264 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5265 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5266 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5267 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5268 its value is henceforth unchanging.  
5269
5270 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5271 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5272 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5273 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5274 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5275 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5276 to loads of a pointer type.  
5277
5278 Semantics:
5279 """"""""""
5280
5281 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5282 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5283 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5284 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5285 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5286 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5287 written using a store of the same type.
5288
5289 Examples:
5290 """""""""
5291
5292 .. code-block:: llvm
5293
5294       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5295       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5296       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5297
5298 .. _i_store:
5299
5300 '``store``' Instruction
5301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5302
5303 Syntax:
5304 """""""
5305
5306 ::
5307
5308       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5309       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5310
5311 Overview:
5312 """""""""
5313
5314 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5315
5316 Arguments:
5317 """"""""""
5318
5319 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5320 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5321 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5322 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5323 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5324 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5325 operations <volatile>`.
5326
5327 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5328 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5329 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5330 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5331 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5332 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5333 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5334 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5335 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5336 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5337 have any defined semantics for atomic stores.
5338
5339 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5340 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5341 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5342 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5343 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5344 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5345 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5346 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5347
5348 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5349 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5350 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5351 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5352 be reused in the cache. The code generator may select special
5353 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5354 x86.
5355
5356 Semantics:
5357 """"""""""
5358
5359 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5360 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5361 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5362 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5363 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5364 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5365 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5366 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5367
5368 Example:
5369 """"""""
5370
5371 .. code-block:: llvm
5372
5373       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5374       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5375       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5376
5377 .. _i_fence:
5378
5379 '``fence``' Instruction
5380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5381
5382 Syntax:
5383 """""""
5384
5385 ::
5386
5387       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5388
5389 Overview:
5390 """""""""
5391
5392 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5393 between operations.
5394
5395 Arguments:
5396 """"""""""
5397
5398 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5399 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5400 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5401
5402 Semantics:
5403 """"""""""
5404
5405 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5406 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5407 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5408 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5409 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5410 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5411 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5412 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5413 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5414 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5415 *happens-before* edge.
5416
5417 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5418 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5419 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5420
5421 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5422 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5423 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5424
5425 Example:
5426 """"""""
5427
5428 .. code-block:: llvm
5429
5430       fence acquire                          ; yields void
5431       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5432
5433 .. _i_cmpxchg:
5434
5435 '``cmpxchg``' Instruction
5436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5437
5438 Syntax:
5439 """""""
5440
5441 ::
5442
5443       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5444
5445 Overview:
5446 """""""""
5447
5448 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5449 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5450 equal, it tries to store a new value into the memory.
5451
5452 Arguments:
5453 """"""""""
5454
5455 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5456 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5457 address, and a new value to place at that address if the compared values
5458 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5459 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5460 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5461 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5462 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5463 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5464 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5465
5466 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5467 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5468 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5469 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5470 ``release`` or ``acq_rel``.
5471
5472 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5473 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5474 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5475 respect to all other code in the system.
5476
5477 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5478 equal to the size in memory of the operand.
5479
5480 Semantics:
5481 """"""""""
5482
5483 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5484 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5485 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5486 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5487
5488 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5489 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5490 matched.
5491
5492 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5493 if the value loaded equals ``cmp``.
5494
5495 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5496 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5497 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5498
5499 Example:
5500 """"""""
5501
5502 .. code-block:: llvm
5503
5504     entry:
5505       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5506       br label %loop
5507
5508     loop:
5509       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5510       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5511       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5512       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5513       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5514       br i1 %success, label %done, label %loop
5515
5516     done:
5517       ...
5518
5519 .. _i_atomicrmw:
5520
5521 '``atomicrmw``' Instruction
5522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5523
5524 Syntax:
5525 """""""
5526
5527 ::
5528
5529       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5530
5531 Overview:
5532 """""""""
5533
5534 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5535
5536 Arguments:
5537 """"""""""
5538
5539 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5540 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5541 operation. The operation must be one of the following keywords:
5542
5543 -  xchg
5544 -  add
5545 -  sub
5546 -  and
5547 -  nand
5548 -  or
5549 -  xor
5550 -  max
5551 -  min
5552 -  umax
5553 -  umin
5554
5555 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5556 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5557 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5558 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5559 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5560 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5561 operations <volatile>`.
5562
5563 Semantics:
5564 """"""""""
5565
5566 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5567 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5568 value at the location is returned. The modification is specified by the
5569 operation argument:
5570
5571 -  xchg: ``*ptr = val``
5572 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5573 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5574 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5575 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5576 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5577 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5578 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5579 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5580 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5581    comparison)
5582 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5583    comparison)
5584
5585 Example:
5586 """"""""
5587
5588 .. code-block:: llvm
5589
5590       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5591
5592 .. _i_getelementptr:
5593
5594 '``getelementptr``' Instruction
5595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5596
5597 Syntax:
5598 """""""
5599
5600 ::
5601
5602       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5603       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5604       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5605
5606 Overview:
5607 """""""""
5608
5609 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5610 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5611 address calculation only and does not access memory.
5612
5613 Arguments:
5614 """"""""""
5615
5616 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5617 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5618 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5619 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5620 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5621 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5622 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5623 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5624 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5625 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5626 would require loading the pointer before continuing calculation.
5627
5628 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5629 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5630 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5631 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5632 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5633 required to be constant. These integers are treated as signed values
5634 where relevant.
5635
5636 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5637 to LLVM:
5638
5639 .. code-block:: c
5640
5641     struct RT {
5642       char A;
5643       int B[10][20];
5644       char C;
5645     };
5646     struct ST {
5647       int X;
5648       double Y;
5649       struct RT Z;
5650     };
5651
5652     int *foo(struct ST *s) {
5653       return &s[1].Z.B[5][13];
5654     }
5655
5656 The LLVM code generated by Clang is:
5657
5658 .. code-block:: llvm
5659
5660     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5661     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5662
5663     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5664     entry:
5665       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5666       ret i32* %arrayidx
5667     }
5668
5669 Semantics:
5670 """"""""""
5671
5672 In the example above, the first index is indexing into the
5673 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5674 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5675 indexes into the third element of the structure, yielding a
5676 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5677 structure. The third index indexes into the second element of the
5678 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5679 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5680 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5681 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5682
5683 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5684 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5685 for the given testcase is equivalent to:
5686
5687 .. code-block:: llvm
5688
5689     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5690       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5691       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5692       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5693       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5694       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5695       ret i32* %t5
5696     }
5697
5698 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5699 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5700 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5701 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5702 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5703 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5704 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5705 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5706 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5707 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5708
5709 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5710 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5711 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5712 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5713 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5714 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5715 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5716 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5717 information.
5718
5719 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5720 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5721
5722 Example:
5723 """"""""
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727         ; yields [12 x i8]*:aptr
5728         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5729         ; yields i8*:vptr
5730         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5731         ; yields i8*:eptr
5732         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5733         ; yields i32*:iptr
5734         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5735
5736 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5737 must be a vector with the same number of elements. For example:
5738
5739 .. code-block:: llvm
5740
5741      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5742
5743 Conversion Operations
5744 ---------------------
5745
5746 The instructions in this category are the conversion instructions
5747 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5748 various bit conversions on the operand.
5749
5750 '``trunc .. to``' Instruction
5751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5752
5753 Syntax:
5754 """""""
5755
5756 ::
5757
5758       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5759
5760 Overview:
5761 """""""""
5762
5763 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5764
5765 Arguments:
5766 """"""""""
5767
5768 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5769 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5770 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5771 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5772 types are not allowed.
5773
5774 Semantics:
5775 """"""""""
5776
5777 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5778 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5779 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5780 It will always truncate bits.
5781
5782 Example:
5783 """"""""
5784
5785 .. code-block:: llvm
5786
5787       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5788       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5789       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5790       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5791
5792 '``zext .. to``' Instruction
5793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5794
5795 Syntax:
5796 """""""
5797
5798 ::
5799
5800       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5801
5802 Overview:
5803 """""""""
5804
5805 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5806
5807 Arguments:
5808 """"""""""
5809
5810 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5811 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5812 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5813 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5814
5815 Semantics:
5816 """"""""""
5817
5818 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5819 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5820
5821 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5822
5823 Example:
5824 """"""""
5825
5826 .. code-block:: llvm
5827
5828       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5829       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5830       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5831
5832 '``sext .. to``' Instruction
5833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5834
5835 Syntax:
5836 """""""
5837
5838 ::
5839
5840       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5841
5842 Overview:
5843 """""""""
5844
5845 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5846
5847 Arguments:
5848 """"""""""
5849
5850 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5851 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5852 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5853 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5854
5855 Semantics:
5856 """"""""""
5857
5858 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5859 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5860 of the type ``ty2``.
5861
5862 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5863
5864 Example:
5865 """"""""
5866
5867 .. code-block:: llvm
5868
5869       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5870       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5871       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5872
5873 '``fptrunc .. to``' Instruction
5874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5875
5876 Syntax:
5877 """""""
5878
5879 ::
5880
5881       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5882
5883 Overview:
5884 """""""""
5885
5886 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5887
5888 Arguments:
5889 """"""""""
5890
5891 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5892 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5893 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5894 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5895
5896 Semantics:
5897 """"""""""
5898
5899 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5900 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5901 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5902 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5903
5904 Example:
5905 """"""""
5906
5907 .. code-block:: llvm
5908
5909       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5910       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5911
5912 '``fpext .. to``' Instruction
5913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5914
5915 Syntax:
5916 """""""
5917
5918 ::
5919
5920       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5921
5922 Overview:
5923 """""""""
5924
5925 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5926 point value.
5927
5928 Arguments:
5929 """"""""""
5930
5931 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5932 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5933 to. The source type must be smaller than the destination type.
5934
5935 Semantics:
5936 """"""""""
5937
5938 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5939 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5940 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5941 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5942 *no-op cast* for a floating point cast.
5943
5944 Example:
5945 """"""""
5946
5947 .. code-block:: llvm
5948
5949       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5950       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5951
5952 '``fptoui .. to``' Instruction
5953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5954
5955 Syntax:
5956 """""""
5957
5958 ::
5959
5960       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5961
5962 Overview:
5963 """""""""
5964
5965 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5966 integer equivalent of type ``ty2``.
5967
5968 Arguments:
5969 """"""""""
5970
5971 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5972 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5973 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5974 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5975 type with the same number of elements as ``ty``
5976
5977 Semantics:
5978 """"""""""
5979
5980 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5981 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5982 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5983 are undefined.
5984
5985 Example:
5986 """"""""
5987
5988 .. code-block:: llvm
5989
5990       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5991       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5992       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5993
5994 '``fptosi .. to``' Instruction
5995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5996
5997 Syntax:
5998 """""""
5999
6000 ::
6001
6002       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6003
6004 Overview:
6005 """""""""
6006
6007 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6008 ``value`` to type ``ty2``.
6009
6010 Arguments:
6011 """"""""""
6012
6013 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6014 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6015 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6016 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6017 type with the same number of elements as ``ty``
6018
6019 Semantics:
6020 """"""""""
6021
6022 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6023 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6024 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6025 are undefined.
6026
6027 Example:
6028 """"""""
6029
6030 .. code-block:: llvm
6031
6032       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6033       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6034       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6035
6036 '``uitofp .. to``' Instruction
6037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6038
6039 Syntax:
6040 """""""
6041
6042 ::
6043
6044       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6045
6046 Overview:
6047 """""""""
6048
6049 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6050 and converts that value to the ``ty2`` type.
6051
6052 Arguments:
6053 """"""""""
6054
6055 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6056 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6057 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6058 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6059 type with the same number of elements as ``ty``
6060
6061 Semantics:
6062 """"""""""
6063
6064 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6065 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6066 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6067 are undefined.
6068
6069 Example:
6070 """"""""
6071
6072 .. code-block:: llvm
6073
6074       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6075       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6076
6077 '``sitofp .. to``' Instruction
6078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6079
6080 Syntax:
6081 """""""
6082
6083 ::
6084
6085       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6086
6087 Overview:
6088 """""""""
6089
6090 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6091 converts that value to the ``ty2`` type.
6092
6093 Arguments:
6094 """"""""""
6095
6096 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6097 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6098 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6099 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6100 type with the same number of elements as ``ty``
6101
6102 Semantics:
6103 """"""""""
6104
6105 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6106 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6107 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6108 undefined.
6109
6110 Example:
6111 """"""""
6112
6113 .. code-block:: llvm
6114
6115       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6116       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6117
6118 .. _i_ptrtoint:
6119
6120 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6122
6123 Syntax:
6124 """""""
6125
6126 ::
6127
6128       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6129
6130 Overview:
6131 """""""""
6132
6133 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6134 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6135
6136 Arguments:
6137 """"""""""
6138
6139 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6140 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6141 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6142 a vector of integers type.
6143
6144 Semantics:
6145 """"""""""
6146
6147 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6148 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6149 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6150 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6151 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6152 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6153 change.
6154
6155 Example:
6156 """"""""
6157
6158 .. code-block:: llvm
6159
6160       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6161       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6162       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6163
6164 .. _i_inttoptr:
6165
6166 '``inttoptr .. to``' Instruction
6167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6168
6169 Syntax:
6170 """""""
6171
6172 ::
6173
6174       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6175
6176 Overview:
6177 """""""""
6178
6179 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6180 pointer type, ``ty2``.
6181
6182 Arguments:
6183 """"""""""
6184
6185 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6186 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6187 type.
6188
6189 Semantics:
6190 """"""""""
6191
6192 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6193 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6194 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6195 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6196 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6197 nothing is done (*no-op cast*).
6198
6199 Example:
6200 """"""""
6201
6202 .. code-block:: llvm
6203
6204       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6205       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6206       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6207       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6208
6209 .. _i_bitcast:
6210
6211 '``bitcast .. to``' Instruction
6212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6213
6214 Syntax:
6215 """""""
6216
6217 ::
6218
6219       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6220
6221 Overview:
6222 """""""""
6223
6224 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6225 changing any bits.
6226
6227 Arguments:
6228 """"""""""
6229
6230 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6231 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6232 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6233 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6234 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6235 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6236 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6237 long as they have the same size).
6238
6239 Semantics:
6240 """"""""""
6241
6242 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6243 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6244 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6245 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6246 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6247 pointers) types with the same address space through this instruction.
6248 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6249 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6250
6251 Example:
6252 """"""""
6253
6254 .. code-block:: llvm
6255
6256       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6257       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6258       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6259       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6260
6261 .. _i_addrspacecast:
6262
6263 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6265
6266 Syntax:
6267 """""""
6268
6269 ::
6270
6271       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6272
6273 Overview:
6274 """""""""
6275
6276 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6277 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6278
6279 Arguments:
6280 """"""""""
6281
6282 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6283 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6284 address space.
6285
6286 Semantics:
6287 """"""""""
6288
6289 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6290 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6291 value modification, depending on the target and the address space
6292 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6293 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6294 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6295 location.
6296
6297 Example:
6298 """"""""
6299
6300 .. code-block:: llvm
6301
6302       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6303       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6304       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6305
6306 .. _otherops:
6307
6308 Other Operations
6309 ----------------
6310
6311 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6312 which defy better classification.
6313
6314 .. _i_icmp:
6315
6316 '``icmp``' Instruction
6317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6318
6319 Syntax:
6320 """""""
6321
6322 ::
6323
6324       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6325
6326 Overview:
6327 """""""""
6328
6329 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6330 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6331 pointer, or pointer vector operands.
6332
6333 Arguments:
6334 """"""""""
6335
6336 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6337 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6338 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6339
6340 #. ``eq``: equal
6341 #. ``ne``: not equal
6342 #. ``ugt``: unsigned greater than
6343 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6344 #. ``ult``: unsigned less than
6345 #. ``ule``: unsigned less or equal
6346 #. ``sgt``: signed greater than
6347 #. ``sge``: signed greater or equal
6348 #. ``slt``: signed less than
6349 #. ``sle``: signed less or equal
6350
6351 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6352 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6353 must also be identical types.
6354
6355 Semantics:
6356 """"""""""
6357
6358 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6359 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6360 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6361
6362 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6363    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6364 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6365    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6366 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6367    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6368 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6369    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6370 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6371    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6372 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6373    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6374 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6375    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6376 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6377    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6378 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6379    if ``op1`` is less than ``op2``.
6380 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6381    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6382
6383 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6384 are compared as if they were integers.
6385
6386 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6387 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6388 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6389
6390 Example:
6391 """"""""
6392
6393 .. code-block:: llvm
6394
6395       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6396       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6397       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6398       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6399       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6400       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6401
6402 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6403 ``icmp`` instruction.
6404
6405 .. _i_fcmp:
6406
6407 '``fcmp``' Instruction
6408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6409
6410 Syntax:
6411 """""""
6412
6413 ::
6414
6415       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6416
6417 Overview:
6418 """""""""
6419
6420 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6421 values based on comparison of its operands.
6422
6423 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6424 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6425
6426 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6427 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6428 compared.
6429
6430 Arguments:
6431 """"""""""
6432
6433 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6434 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6435 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6436
6437 #. ``false``: no comparison, always returns false
6438 #. ``oeq``: ordered and equal
6439 #. ``ogt``: ordered and greater than
6440 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6441 #. ``olt``: ordered and less than
6442 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6443 #. ``one``: ordered and not equal
6444 #. ``ord``: ordered (no nans)
6445 #. ``ueq``: unordered or equal
6446 #. ``ugt``: unordered or greater than
6447 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6448 #. ``ult``: unordered or less than
6449 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6450 #. ``une``: unordered or not equal
6451 #. ``uno``: unordered (either nans)
6452 #. ``true``: no comparison, always returns true
6453
6454 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6455 that either operand may be a QNAN.
6456
6457 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6458 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6459 type. They must have identical types.
6460
6461 Semantics:
6462 """"""""""
6463
6464 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6465 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6466 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6467 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6468
6469 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6470 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6471    is equal to ``op2``.
6472 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6473    is greater than ``op2``.
6474 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6475    is greater than or equal to ``op2``.
6476 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6477    is less than ``op2``.
6478 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6479    is less than or equal to ``op2``.
6480 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6481    is not equal to ``op2``.
6482 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6483 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6484    equal to ``op2``.
6485 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6486    greater than ``op2``.
6487 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6488    greater than or equal to ``op2``.
6489 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6490    less than ``op2``.
6491 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6492    less than or equal to ``op2``.
6493 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6494    not equal to ``op2``.
6495 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6496 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6497
6498 Example:
6499 """"""""
6500
6501 .. code-block:: llvm
6502
6503       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6504       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6505       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6506       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6507
6508 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6509 ``fcmp`` instruction.
6510
6511 .. _i_phi:
6512
6513 '``phi``' Instruction
6514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6515
6516 Syntax:
6517 """""""
6518
6519 ::
6520
6521       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6522
6523 Overview:
6524 """""""""
6525
6526 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6527 graph representing the function.
6528
6529 Arguments:
6530 """"""""""
6531
6532 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6533 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6534 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6535 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6536 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6537 label arguments.
6538
6539 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6540 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6541 block.
6542
6543 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6544 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6545 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6546 instruction's return value on the same edge).
6547
6548 Semantics:
6549 """"""""""
6550
6551 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6552 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6553 executed just prior to the current block.
6554
6555 Example:
6556 """"""""
6557
6558 .. code-block:: llvm
6559
6560     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6561       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6562       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6563       br label %Loop
6564
6565 .. _i_select:
6566
6567 '``select``' Instruction
6568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6569
6570 Syntax:
6571 """""""
6572
6573 ::
6574
6575       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6576
6577       selty is either i1 or {<N x i1>}
6578
6579 Overview:
6580 """""""""
6581
6582 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6583 condition, without IR-level branching.
6584
6585 Arguments:
6586 """"""""""
6587
6588 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6589 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6590 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6591 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6592 elements.
6593
6594 Semantics:
6595 """"""""""
6596
6597 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6598 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6599 argument.
6600
6601 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6602 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6603
6604 Example:
6605 """"""""
6606
6607 .. code-block:: llvm
6608
6609       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6610
6611 .. _i_call:
6612
6613 '``call``' Instruction
6614 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6615
6616 Syntax:
6617 """""""
6618
6619 ::
6620
6621       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6622
6623 Overview:
6624 """""""""
6625
6626 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6627
6628 Arguments:
6629 """"""""""
6630
6631 This instruction requires several arguments:
6632
6633 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6634    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6635    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6636    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6637    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6638
6639    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6640       recursive cycle in the call graph.
6641    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6642       forwarded in place.
6643
6644    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6645    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6646    rules:
6647
6648    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6649      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6650    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6651      produced by the call or void.
6652    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6653      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6654      in address space.
6655    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6656    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6657      returned, and inalloca, must match.
6658    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6659      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6660      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6661
6662    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6663    the following conditions are met:
6664
6665    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6666    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6667       uses value of call or is void).
6668    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6669       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6670    -  `Platform-specific constraints are
6671       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6672
6673 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6674    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6675    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6676    calling convention of the call must match the calling convention of
6677    the target function, or else the behavior is undefined.
6678 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6679    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6680    are valid here.
6681 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6682    type of the return value. Functions that return no value are marked
6683    ``void``.
6684 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6685    being invoked. The argument types must match the types implied by
6686    this signature. This type can be omitted if the function is not
6687    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6688    function.
6689 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6690    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6691    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6692    to function value.
6693 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6694    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6695    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6696    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6697    extra arguments can be specified.
6698 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6699    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6700    attributes are valid here.
6701
6702 Semantics:
6703 """"""""""
6704
6705 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6706 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6707 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6708 flow continues with the instruction after the function call, and the
6709 return value of the function is bound to the result argument.
6710
6711 Example:
6712 """"""""
6713
6714 .. code-block:: llvm
6715
6716       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6717       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6718       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6719       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6720       call void %foo(i8 97 signext)
6721
6722       %struct.A = type { i32, i8 }
6723       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6724       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6725       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6726       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6727       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6728
6729 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6730 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6731 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6732 This is something we'd like to change in the future to provide better
6733 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6734
6735 .. _i_va_arg:
6736
6737 '``va_arg``' Instruction
6738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6739
6740 Syntax:
6741 """""""
6742
6743 ::
6744
6745       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6746
6747 Overview:
6748 """""""""
6749
6750 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6751 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6752 the ``va_arg`` macro in C.
6753
6754 Arguments:
6755 """"""""""
6756
6757 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6758 argument. It returns a value of the specified argument type and
6759 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6760 type of ``va_list`` is target specific.
6761
6762 Semantics:
6763 """"""""""
6764
6765 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6766 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6767 the next argument. For more information, see the variable argument
6768 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6769
6770 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6771 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6772 function.
6773
6774 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6775 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6776
6777 Example:
6778 """"""""
6779
6780 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6781
6782 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6783 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6784 types on any target.
6785
6786 .. _i_landingpad:
6787
6788 '``landingpad``' Instruction
6789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6790
6791 Syntax:
6792 """""""
6793
6794 ::
6795
6796       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6797       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6798
6799       <clause> := catch <type> <value>
6800       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6801
6802 Overview:
6803 """""""""
6804
6805 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6806 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6807 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6808 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6809 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6810 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6811
6812 Arguments:
6813 """"""""""
6814
6815 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6816 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6817 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6818
6819 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6820 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6821 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6822 clause takes an array constant as its argument. Use
6823 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6824 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6825 the ``cleanup`` flag.
6826
6827 Semantics:
6828 """"""""""
6829
6830 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6831 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6832 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6833 calling conventions, how the personality function results are
6834 represented in LLVM IR is target specific.
6835
6836 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6837 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6838 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6839 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6840 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6841 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6842 unwinding continues further up the call stack.
6843
6844 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6845
6846 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6847    of an '``invoke``' instruction.
6848 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6849    first non-PHI instruction.
6850 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6851    pad block.
6852 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6853    '``landingpad``' instruction.
6854 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6855    personality function.
6856
6857 Example:
6858 """"""""
6859
6860 .. code-block:: llvm
6861
6862       ;; A landing pad which can catch an integer.
6863       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6864                catch i8** @_ZTIi
6865       ;; A landing pad that is a cleanup.
6866       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6867                cleanup
6868       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6869       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6870                catch i8** @_ZTIi
6871                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6872
6873 .. _intrinsics:
6874
6875 Intrinsic Functions
6876 ===================
6877
6878 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6879 have well known names and semantics and are required to follow certain
6880 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6881 for the LLVM language that does not require changing all of the
6882 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6883 reader/writer, the parser, etc...).
6884
6885 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6886 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6887 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6888 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6889 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6890 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6891 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6892 are added that they be documented here.
6893
6894 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6895 represents a family of functions that perform the same operation but on
6896 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6897 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6898 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6899 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6900 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6901 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6902 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6903 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6904 argument or the result.
6905
6906 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6907 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6908 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6909 whose type is matched against another type do not. For example, the
6910 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6911 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6912 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6913 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6914 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6915 type is matched against the return type, it does not require its own
6916 name suffix.
6917
6918 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6919 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6920
6921 .. _int_varargs:
6922
6923 Variable Argument Handling Intrinsics
6924 -------------------------------------
6925
6926 Variable argument support is defined in LLVM with the
6927 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6928 functions. These functions are related to the similarly named macros
6929 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6930
6931 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6932 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6933 does not define what this type is, so all transformations should be
6934 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6935
6936 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6937 variable argument handling intrinsic functions are used.
6938
6939 .. code-block:: llvm
6940
6941     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6942     ; it is merely an i8*.
6943     %struct.va_list = type { i8* }
6944
6945     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6946     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6947
6948     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6949       ; Initialize variable argument processing
6950       %ap = alloca %struct.va_list
6951       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6952       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6953
6954       ; Read a single integer argument
6955       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6956
6957       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6958       %aq = alloca i8*
6959       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6960       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6961       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6962
6963       ; Stop processing of arguments.
6964       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6965       ret i32 %tmp
6966     }
6967
6968     declare void @llvm.va_start(i8*)
6969     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6970     declare void @llvm.va_end(i8*)
6971
6972 .. _int_va_start:
6973
6974 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6976
6977 Syntax:
6978 """""""
6979
6980 ::
6981
6982       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6983
6984 Overview:
6985 """""""""
6986
6987 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6988 subsequent use by ``va_arg``.
6989
6990 Arguments:
6991 """"""""""
6992
6993 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6994
6995 Semantics:
6996 """"""""""
6997
6998 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6999 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7000 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7001 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7002 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7003 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7004 that out.
7005
7006 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7008
7009 Syntax:
7010 """""""
7011
7012 ::
7013
7014       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7015
7016 Overview:
7017 """""""""
7018
7019 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7020 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7021
7022 Arguments:
7023 """"""""""
7024
7025 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7026
7027 Semantics:
7028 """"""""""
7029
7030 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7031 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7032 element to which the argument points. Calls to
7033 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7034 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7035 ``llvm.va_end``.
7036
7037 .. _int_va_copy:
7038
7039 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7040 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7041
7042 Syntax:
7043 """""""
7044
7045 ::
7046
7047       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7048
7049 Overview:
7050 """""""""
7051
7052 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7053 from the source argument list to the destination argument list.
7054
7055 Arguments:
7056 """"""""""
7057
7058 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7059 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7060
7061 Semantics:
7062 """"""""""
7063
7064 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7065 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7066 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7067 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7068 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7069
7070 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7071 --------------------------------------
7072
7073 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7074 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7075 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7076 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7077 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7078 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7079 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7080 details, see `Accurate Garbage Collection with
7081 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7082
7083 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7084 address space (address space zero).
7085
7086 .. _int_gcroot:
7087
7088 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7090
7091 Syntax:
7092 """""""
7093
7094 ::
7095
7096       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7097
7098 Overview:
7099 """""""""
7100
7101 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7102 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7103
7104 Arguments:
7105 """"""""""
7106
7107 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7108 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7109 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7110 root.
7111
7112 Semantics:
7113 """"""""""
7114
7115 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7116 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7117 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7118 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7119 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7120
7121 .. _int_gcread:
7122
7123 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7125
7126 Syntax:
7127 """""""
7128
7129 ::
7130
7131       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7132
7133 Overview:
7134 """""""""
7135
7136 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7137 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7138 barriers.
7139
7140 Arguments:
7141 """"""""""
7142
7143 The second argument is the address to read from, which should be an
7144 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7145 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7146 runtime (otherwise null).
7147
7148 Semantics:
7149 """"""""""
7150
7151 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7152 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7153 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7154 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7155 algorithm <gc>`.
7156
7157 .. _int_gcwrite:
7158
7159 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7161
7162 Syntax:
7163 """""""
7164
7165 ::
7166
7167       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7168
7169 Overview:
7170 """""""""
7171
7172 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7173 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7174 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7175
7176 Arguments:
7177 """"""""""
7178
7179 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7180 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7181 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7182 object, Obj may be null.
7183
7184 Semantics:
7185 """"""""""
7186
7187 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7188 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7189 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7190 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7191 algorithm <gc>`.
7192
7193 Code Generator Intrinsics
7194 -------------------------
7195
7196 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7197 may only be implemented with code generator support.
7198
7199 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7201
7202 Syntax:
7203 """""""
7204
7205 ::
7206
7207       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7208
7209 Overview:
7210 """""""""
7211
7212 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7213 target-specific value indicating the return address of the current
7214 function or one of its callers.
7215
7216 Arguments:
7217 """"""""""
7218
7219 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7220 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7221 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7222 value.
7223
7224 Semantics:
7225 """"""""""
7226
7227 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7228 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7229 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7230 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7231 used for debugging purposes.
7232
7233 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7234 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7235 of the obvious source-language caller.
7236
7237 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7239
7240 Syntax:
7241 """""""
7242
7243 ::
7244
7245       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7246
7247 Overview:
7248 """""""""
7249
7250 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7251 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7252
7253 Arguments:
7254 """"""""""
7255
7256 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7257 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7258 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7259 value.
7260
7261 Semantics:
7262 """"""""""
7263
7264 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7265 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7266 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7267 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7268 used for debugging purposes.
7269
7270 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7271 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7272 of the obvious source-language caller.
7273
7274 .. _int_read_register:
7275 .. _int_write_register:
7276
7277 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7279
7280 Syntax:
7281 """""""
7282
7283 ::
7284
7285       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7286       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7287       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7288       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7289       !0 = !{!"sp\00"}
7290
7291 Overview:
7292 """""""""
7293
7294 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7295 provides access to the named register. The register must be valid on
7296 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7297 with the register being read.
7298
7299 Semantics:
7300 """"""""""
7301
7302 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7303 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7304 the current value of the register, where possible.
7305
7306 This is useful to implement named register global variables that need
7307 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7308 bare-metal programs including OS kernels.
7309
7310 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7311 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7312 allocatable registers are not supported.
7313
7314 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7315 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7316 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7317 registers.
7318
7319 .. _int_stacksave:
7320
7321 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7323
7324 Syntax:
7325 """""""
7326
7327 ::
7328
7329       declare i8* @llvm.stacksave()
7330
7331 Overview:
7332 """""""""
7333
7334 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7335 of the function stack, for use with
7336 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7337 implementing language features like scoped automatic variable sized
7338 arrays in C99.
7339
7340 Semantics:
7341 """"""""""
7342
7343 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7344 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7345 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7346 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7347 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7348 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7349 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7350
7351 .. _int_stackrestore:
7352
7353 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7355
7356 Syntax:
7357 """""""
7358
7359 ::
7360
7361       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7367 the function stack to the state it was in when the corresponding
7368 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7369 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7370 sized arrays in C99.
7371
7372 Semantics:
7373 """"""""""
7374
7375 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7376
7377 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7379
7380 Syntax:
7381 """""""
7382
7383 ::
7384
7385       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7386
7387 Overview:
7388 """""""""
7389
7390 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7391 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7392 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7393 its performance characteristics.
7394
7395 Arguments:
7396 """"""""""
7397
7398 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7399 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7400 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7401 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7402 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7403 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7404 arguments must be constant integers.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7410 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7411 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7412 the processor cache for better performance.
7413
7414 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7416
7417 Syntax:
7418 """""""
7419
7420 ::
7421
7422       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7423
7424 Overview:
7425 """""""""
7426
7427 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7428 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7429 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7430 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7431 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7432 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7433 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7434 allow correlations of simulation runs.
7435
7436 Arguments:
7437 """"""""""
7438
7439 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7440
7441 Semantics:
7442 """"""""""
7443
7444 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7445 that do not support this intrinsic may ignore it.
7446
7447 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7449
7450 Syntax:
7451 """""""
7452
7453 ::
7454
7455       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7456
7457 Overview:
7458 """""""""
7459
7460 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7461 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7462 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7463 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7464 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7465 timings.
7466
7467 Semantics:
7468 """"""""""
7469
7470 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7471 memory. Implementations are allowed to either return a application
7472 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7473 is lowered to a constant 0.
7474
7475 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7476 running at and the host platform.
7477
7478 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7480
7481 Syntax:
7482 """""""
7483
7484 ::
7485
7486       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7487
7488 Overview:
7489 """""""""
7490
7491 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7492 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7493 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7494 flushes the instruction cache.
7495
7496 Semantics:
7497 """"""""""
7498
7499 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7500 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7501 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7502 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7503 privileges.
7504
7505 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7506 time library.
7507
7508 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7509 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7510
7511 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7513
7514 Syntax:
7515 """""""
7516
7517 ::
7518
7519       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7520                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7521
7522 Overview:
7523 """""""""
7524
7525 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7526 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7527 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7528 program at runtime.
7529
7530 Arguments:
7531 """"""""""
7532
7533 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7534 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7535 (mangled) function name for a set of counters.
7536
7537 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7538 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7539 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7540 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7541 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7542
7543 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7544 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7545
7546 Semantics:
7547 """"""""""
7548
7549 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7550 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7551 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7552 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7553 the ``llvm-profdata`` tool.
7554
7555 Standard C Library Intrinsics
7556 -----------------------------
7557
7558 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7559 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7560 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7561 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7562
7563 .. _int_memcpy:
7564
7565 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7567
7568 Syntax:
7569 """""""
7570
7571 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7572 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7573 support all bit widths however.
7574
7575 ::
7576
7577       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7578                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7579       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7580                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7581
7582 Overview:
7583 """""""""
7584
7585 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7586 source location to the destination location.
7587
7588 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7589 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7590 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7591
7592 Arguments:
7593 """"""""""
7594
7595 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7596 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7597 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7598 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7599 boolean indicating a volatile access.
7600
7601 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7602 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7603 are aligned to that boundary.
7604
7605 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7606 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7607 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7608
7609 Semantics:
7610 """"""""""
7611
7612 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7613 source location to the destination location, which are not allowed to
7614 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7615 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7616 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7617
7618 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7620
7621 Syntax:
7622 """""""
7623
7624 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7625 bit width and for different address space. Not all targets support all
7626 bit widths however.
7627
7628 ::
7629
7630       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7631                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7632       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7633                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7634
7635 Overview:
7636 """""""""
7637
7638 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7639 source location to the destination location. It is similar to the
7640 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7641 overlap.
7642
7643 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7644 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7645 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7646
7647 Arguments:
7648 """"""""""
7649
7650 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7651 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7652 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7653 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7654 boolean indicating a volatile access.
7655
7656 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7657 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7658 aligned to that boundary.
7659
7660 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7661 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7662 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7663
7664 Semantics:
7665 """"""""""
7666
7667 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7668 source location to the destination location, which may overlap. It
7669 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7670 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7671 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7672
7673 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7675
7676 Syntax:
7677 """""""
7678
7679 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7680 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7681 support all bit widths.
7682
7683 ::
7684
7685       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7686                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7687       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7688                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7689
7690 Overview:
7691 """""""""
7692
7693 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7694 particular byte value.
7695
7696 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7697 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7698 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7699
7700 Arguments:
7701 """"""""""
7702
7703 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7704 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7705 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7706 argument is the known alignment of the destination location.
7707
7708 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7709 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7710 that boundary.
7711
7712 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7713 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7714 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7715
7716 Semantics:
7717 """"""""""
7718
7719 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7720 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7721 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7722 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7723
7724 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7726
7727 Syntax:
7728 """""""
7729
7730 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7731 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7732 all types however.
7733
7734 ::
7735
7736       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7737       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7738       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7739       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7740       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7741
7742 Overview:
7743 """""""""
7744
7745 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7746 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7747 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7748 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7749 because there is no need to worry about errno being set).
7750 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7751
7752 Arguments:
7753 """"""""""
7754
7755 The argument and return value are floating point numbers of the same
7756 type.
7757
7758 Semantics:
7759 """"""""""
7760
7761 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7762 nonnegative floating point number.
7763
7764 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7766
7767 Syntax:
7768 """""""
7769
7770 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7771 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7772 all types however.
7773
7774 ::
7775
7776       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7777       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7778       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7779       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7780       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7781
7782 Overview:
7783 """""""""
7784
7785 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7786 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7787 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7788 used, the second argument remains a scalar integer value.
7789
7790 Arguments:
7791 """"""""""
7792
7793 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7794 raise to that power.
7795
7796 Semantics:
7797 """"""""""
7798
7799 This function returns the first value raised to the second power with an
7800 unspecified sequence of rounding operations.
7801
7802 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7804
7805 Syntax:
7806 """""""
7807
7808 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7809 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7810 all types however.
7811
7812 ::
7813
7814       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7815       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7816       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7817       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7818       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7819
7820 Overview:
7821 """""""""
7822
7823 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7824
7825 Arguments:
7826 """"""""""
7827
7828 The argument and return value are floating point numbers of the same
7829 type.
7830
7831 Semantics:
7832 """"""""""
7833
7834 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7835 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7836 conditions in the same way.
7837
7838 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7840
7841 Syntax:
7842 """""""
7843
7844 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7845 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7846 all types however.
7847
7848 ::
7849
7850       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7851       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7852       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7853       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7854       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7855
7856 Overview:
7857 """""""""
7858
7859 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7860
7861 Arguments:
7862 """"""""""
7863
7864 The argument and return value are floating point numbers of the same
7865 type.
7866
7867 Semantics:
7868 """"""""""
7869
7870 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7871 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7872 conditions in the same way.
7873
7874 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7876
7877 Syntax:
7878 """""""
7879
7880 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7881 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7882 all types however.
7883
7884 ::
7885
7886       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7887       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7888       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7889       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7890       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7891
7892 Overview:
7893 """""""""
7894
7895 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7896 specified (positive or negative) power.
7897
7898 Arguments:
7899 """"""""""
7900
7901 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7902 to raise to that power.
7903
7904 Semantics:
7905 """"""""""
7906
7907 This function returns the first value raised to the second power,
7908 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7909 handles error conditions in the same way.
7910
7911 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7913
7914 Syntax:
7915 """""""
7916
7917 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7918 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7919 all types however.
7920
7921 ::
7922
7923       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7924       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7925       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7926       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7927       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7928
7929 Overview:
7930 """""""""
7931
7932 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7933
7934 Arguments:
7935 """"""""""
7936
7937 The argument and return value are floating point numbers of the same
7938 type.
7939
7940 Semantics:
7941 """"""""""
7942
7943 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7944 would, and handles error conditions in the same way.
7945
7946 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7948
7949 Syntax:
7950 """""""
7951
7952 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7953 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7954 all types however.
7955
7956 ::
7957
7958       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7959       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7960       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7961       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7962       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7963
7964 Overview:
7965 """""""""
7966
7967 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7968
7969 Arguments:
7970 """"""""""
7971
7972 The argument and return value are floating point numbers of the same
7973 type.
7974
7975 Semantics:
7976 """"""""""
7977
7978 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7979 would, and handles error conditions in the same way.
7980
7981 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7983
7984 Syntax:
7985 """""""
7986
7987 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7988 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7989 all types however.
7990
7991 ::
7992
7993       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7994       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7995       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7996       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7997       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7998
7999 Overview:
8000 """""""""
8001
8002 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8003
8004 Arguments:
8005 """"""""""
8006
8007 The argument and return value are floating point numbers of the same
8008 type.
8009
8010 Semantics:
8011 """"""""""
8012
8013 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8014 would, and handles error conditions in the same way.
8015
8016 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8018
8019 Syntax:
8020 """""""
8021
8022 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8023 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8024 all types however.
8025
8026 ::
8027
8028       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8029       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8030       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8031       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8032       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8033
8034 Overview:
8035 """""""""
8036
8037 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8038
8039 Arguments:
8040 """"""""""
8041
8042 The argument and return value are floating point numbers of the same
8043 type.
8044
8045 Semantics:
8046 """"""""""
8047
8048 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8049 would, and handles error conditions in the same way.
8050
8051 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8053
8054 Syntax:
8055 """""""
8056
8057 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8058 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8059 all types however.
8060
8061 ::
8062
8063       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8064       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8065       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8066       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8067       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8068
8069 Overview:
8070 """""""""
8071
8072 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8073
8074 Arguments:
8075 """"""""""
8076
8077 The argument and return value are floating point numbers of the same
8078 type.
8079
8080 Semantics:
8081 """"""""""
8082
8083 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8084 would, and handles error conditions in the same way.
8085
8086 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8088
8089 Syntax:
8090 """""""
8091
8092 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8093 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8094 all types however.
8095
8096 ::
8097
8098       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8099       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8100       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8101       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8102       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8103
8104 Overview:
8105 """""""""
8106
8107 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8108 operation.
8109
8110 Arguments:
8111 """"""""""
8112
8113 The argument and return value are floating point numbers of the same
8114 type.
8115
8116 Semantics:
8117 """"""""""
8118
8119 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8120 would, and does not set errno.
8121
8122 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8124
8125 Syntax:
8126 """""""
8127
8128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8129 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8130 all types however.
8131
8132 ::
8133
8134       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8135       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8136       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8137       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8138       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8139
8140 Overview:
8141 """""""""
8142
8143 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8144 operand.
8145
8146 Arguments:
8147 """"""""""
8148
8149 The argument and return value are floating point numbers of the same
8150 type.
8151
8152 Semantics:
8153 """"""""""
8154
8155 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8156 would, and handles error conditions in the same way.
8157
8158 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8160
8161 Syntax:
8162 """""""
8163
8164 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8165 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8166 all types however.
8167
8168 ::
8169
8170       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8171       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8172       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8173       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8174       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8175
8176 Overview:
8177 """""""""
8178
8179 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8180 arguments.
8181
8182
8183 Arguments:
8184 """"""""""
8185
8186 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8187 type.
8188
8189 Semantics:
8190 """"""""""
8191
8192 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8193 fmin.
8194
8195 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8196 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8197 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8198 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8199
8200 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8201 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8202
8203 Syntax:
8204 """""""
8205
8206 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8207 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8208 all types however.
8209
8210 ::
8211
8212       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8213       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8214       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8215       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8216       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8217
8218 Overview:
8219 """""""""
8220
8221 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8222 arguments.
8223
8224
8225 Arguments:
8226 """"""""""
8227
8228 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8229 type.
8230
8231 Semantics:
8232 """"""""""
8233 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8234 fmax.
8235
8236 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8237 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8238 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8239 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8240
8241 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8243
8244 Syntax:
8245 """""""
8246
8247 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8248 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8249 all types however.
8250
8251 ::
8252
8253       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8254       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8255       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8256       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8257       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8258
8259 Overview:
8260 """""""""
8261
8262 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8263 first operand and the sign of the second operand.
8264
8265 Arguments:
8266 """"""""""
8267
8268 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8269 type.
8270
8271 Semantics:
8272 """"""""""
8273
8274 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8275 functions would, and handles error conditions in the same way.
8276
8277 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8284 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8285 all types however.
8286
8287 ::
8288
8289       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8290       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8291       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8292       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8293       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8294
8295 Overview:
8296 """""""""
8297
8298 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8299
8300 Arguments:
8301 """"""""""
8302
8303 The argument and return value are floating point numbers of the same
8304 type.
8305
8306 Semantics:
8307 """"""""""
8308
8309 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8310 would, and handles error conditions in the same way.
8311
8312 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8314
8315 Syntax:
8316 """""""
8317
8318 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8319 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8320 all types however.
8321
8322 ::
8323
8324       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8325       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8326       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8327       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8328       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8329
8330 Overview:
8331 """""""""
8332
8333 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8334
8335 Arguments:
8336 """"""""""
8337
8338 The argument and return value are floating point numbers of the same
8339 type.
8340
8341 Semantics:
8342 """"""""""
8343
8344 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8345 would, and handles error conditions in the same way.
8346
8347 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8349
8350 Syntax:
8351 """""""
8352
8353 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8354 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8355 all types however.
8356
8357 ::
8358
8359       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8360       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8361       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8362       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8363       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8364
8365 Overview:
8366 """""""""
8367
8368 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8369 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8370
8371 Arguments:
8372 """"""""""
8373
8374 The argument and return value are floating point numbers of the same
8375 type.
8376
8377 Semantics:
8378 """"""""""
8379
8380 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8381 would, and handles error conditions in the same way.
8382
8383 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8385
8386 Syntax:
8387 """""""
8388
8389 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8390 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8391 all types however.
8392
8393 ::
8394
8395       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8396       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8397       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8398       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8399       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8400
8401 Overview:
8402 """""""""
8403
8404 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8405 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8406 operand isn't an integer.
8407
8408 Arguments:
8409 """"""""""
8410
8411 The argument and return value are floating point numbers of the same
8412 type.
8413
8414 Semantics:
8415 """"""""""
8416
8417 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8418 would, and handles error conditions in the same way.
8419
8420 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8422
8423 Syntax:
8424 """""""
8425
8426 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8427 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8428 all types however.
8429
8430 ::
8431
8432       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8433       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8434       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8435       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8436       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8437
8438 Overview:
8439 """""""""
8440
8441 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8442 nearest integer.
8443
8444 Arguments:
8445 """"""""""
8446
8447 The argument and return value are floating point numbers of the same
8448 type.
8449
8450 Semantics:
8451 """"""""""
8452
8453 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8454 functions would, and handles error conditions in the same way.
8455
8456 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8458
8459 Syntax:
8460 """""""
8461
8462 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8463 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8464 all types however.
8465
8466 ::
8467
8468       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8469       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8470       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8471       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8472       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8473
8474 Overview:
8475 """""""""
8476
8477 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8478 nearest integer.
8479
8480 Arguments:
8481 """"""""""
8482
8483 The argument and return value are floating point numbers of the same
8484 type.
8485
8486 Semantics:
8487 """"""""""
8488
8489 This function returns the same values as the libm ``round``
8490 functions would, and handles error conditions in the same way.
8491
8492 Bit Manipulation Intrinsics
8493 ---------------------------
8494
8495 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8496 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8497
8498 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8500
8501 Syntax:
8502 """""""
8503
8504 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8505 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8506
8507 ::
8508
8509       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8510       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8511       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8512
8513 Overview:
8514 """""""""
8515
8516 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8517 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8518 These are useful for performing operations on data that is not in the
8519 target's native byte order.
8520
8521 Semantics:
8522 """"""""""
8523
8524 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8525 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8526 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8527 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8528 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8529 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8530 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8531 respectively).
8532
8533 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8535
8536 Syntax:
8537 """""""
8538
8539 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8540 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8541 support all bit widths or vector types, however.
8542
8543 ::
8544
8545       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8546       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8547       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8548       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8549       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8550       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8551
8552 Overview:
8553 """""""""
8554
8555 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8556 in a value.
8557
8558 Arguments:
8559 """"""""""
8560
8561 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8562 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8563 match the argument type.
8564
8565 Semantics:
8566 """"""""""
8567
8568 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8569 each element of a vector.
8570
8571 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8578 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8579 targets support all bit widths or vector types, however.
8580
8581 ::
8582
8583       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8584       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8585       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8586       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8587       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8588       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8589
8590 Overview:
8591 """""""""
8592
8593 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8594 leading zeros in a variable.
8595
8596 Arguments:
8597 """"""""""
8598
8599 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8600 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8601 type must match the first argument type.
8602
8603 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8604 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8605 defined result. Historically some architectures did not provide a
8606 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8607 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8608
8609 Semantics:
8610 """"""""""
8611
8612 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8613 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8614 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8615 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8616 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8617
8618 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8620
8621 Syntax:
8622 """""""
8623
8624 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8625 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8626 support all bit widths or vector types, however.
8627
8628 ::
8629
8630       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8631       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8632       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8633       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8634       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8635       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8636
8637 Overview:
8638 """""""""
8639
8640 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8641 trailing zeros.
8642
8643 Arguments:
8644 """"""""""
8645
8646 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8647 any integer type, or a vector with integer element type. The return
8648 type must match the first argument type.
8649
8650 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8651 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8652 defined result. Historically some architectures did not provide a
8653 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8654 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8655
8656 Semantics:
8657 """"""""""
8658
8659 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8660 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8661 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8662 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8663 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8664
8665 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8666 -----------------------------------
8667
8668 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8669
8670 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8672
8673 Syntax:
8674 """""""
8675
8676 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8677 on any integer bit width.
8678
8679 ::
8680
8681       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8682       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8683       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8684
8685 Overview:
8686 """""""""
8687
8688 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8689 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8690 occurred during the signed summation.
8691
8692 Arguments:
8693 """"""""""
8694
8695 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8696 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8697 bit width. The second element of the result structure must be of type
8698 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8699 addition.
8700
8701 Semantics:
8702 """"""""""
8703
8704 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8705 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8706 first element of which is the signed summation, and the second element
8707 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8708 overflow.
8709
8710 Examples:
8711 """""""""
8712
8713 .. code-block:: llvm
8714
8715       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8716       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8717       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8718       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8719
8720 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8722
8723 Syntax:
8724 """""""
8725
8726 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8727 on any integer bit width.
8728
8729 ::
8730
8731       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8732       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8733       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8734
8735 Overview:
8736 """""""""
8737
8738 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8739 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8740 occurred during the unsigned summation.
8741
8742 Arguments:
8743 """"""""""
8744
8745 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8746 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8747 bit width. The second element of the result structure must be of type
8748 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8749 addition.
8750
8751 Semantics:
8752 """"""""""
8753
8754 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8755 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8756 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8757 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8758
8759 Examples:
8760 """""""""
8761
8762 .. code-block:: llvm
8763
8764       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8765       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8766       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8767       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8768
8769 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8771
8772 Syntax:
8773 """""""
8774
8775 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8776 on any integer bit width.
8777
8778 ::
8779
8780       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8781       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8782       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8783
8784 Overview:
8785 """""""""
8786
8787 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8788 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8789 overflow occurred during the signed subtraction.
8790
8791 Arguments:
8792 """"""""""
8793
8794 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8795 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8796 bit width. The second element of the result structure must be of type
8797 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8798 subtraction.
8799
8800 Semantics:
8801 """"""""""
8802
8803 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8804 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8805 first element of which is the subtraction, and the second element of
8806 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8807 overflow.
8808
8809 Examples:
8810 """""""""
8811
8812 .. code-block:: llvm
8813
8814       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8815       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8816       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8817       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8818
8819 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8821
8822 Syntax:
8823 """""""
8824
8825 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8826 on any integer bit width.
8827
8828 ::
8829
8830       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8831       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8832       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8833
8834 Overview:
8835 """""""""
8836
8837 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8838 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8839 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8840
8841 Arguments:
8842 """"""""""
8843
8844 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8845 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8846 bit width. The second element of the result structure must be of type
8847 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8848 subtraction.
8849
8850 Semantics:
8851 """"""""""
8852
8853 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8854 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8855 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8856 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8857 overflow.
8858
8859 Examples:
8860 """""""""
8861
8862 .. code-block:: llvm
8863
8864       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8865       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8866       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8867       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8868
8869 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8870 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8871
8872 Syntax:
8873 """""""
8874
8875 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8876 on any integer bit width.
8877
8878 ::
8879
8880       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8881       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8882       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8883
8884 Overview:
8885 """""""""
8886
8887 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8888 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8889 overflow occurred during the signed multiplication.
8890
8891 Arguments:
8892 """"""""""
8893
8894 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8895 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8896 bit width. The second element of the result structure must be of type
8897 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8898 multiplication.
8899
8900 Semantics:
8901 """"""""""
8902
8903 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8904 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8905 the first element of which is the multiplication, and the second element
8906 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8907 overflow.
8908
8909 Examples:
8910 """""""""
8911
8912 .. code-block:: llvm
8913
8914       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8915       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8916       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8917       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8918
8919 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8921
8922 Syntax:
8923 """""""
8924
8925 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8926 on any integer bit width.
8927
8928 ::
8929
8930       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8931       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8932       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8933
8934 Overview:
8935 """""""""
8936
8937 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8938 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8939 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8940
8941 Arguments:
8942 """"""""""
8943
8944 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8945 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8946 bit width. The second element of the result structure must be of type
8947 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8948 multiplication.
8949
8950 Semantics:
8951 """"""""""
8952
8953 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8954 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8955 the first element of which is the multiplication, and the second
8956 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8957 resulted in an overflow.
8958
8959 Examples:
8960 """""""""
8961
8962 .. code-block:: llvm
8963
8964       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8965       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8966       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8967       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8968
8969 Specialised Arithmetic Intrinsics
8970 ---------------------------------
8971
8972 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8974
8975 Syntax:
8976 """""""
8977
8978 ::
8979
8980       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8981       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8982
8983 Overview:
8984 """""""""
8985
8986 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8987 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8988 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8989 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8990 and add instructions.
8991
8992 Arguments:
8993 """"""""""
8994
8995 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8996 multiplicands, a and b, and an addend c.
8997
8998 Semantics:
8999 """"""""""
9000
9001 The expression:
9002
9003 ::
9004
9005       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9006
9007 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9008 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9009 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9010 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9011 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9012 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9013
9014 Examples:
9015 """""""""
9016
9017 .. code-block:: llvm
9018
9019       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9020
9021 Half Precision Floating Point Intrinsics
9022 ----------------------------------------
9023
9024 For most target platforms, half precision floating point is a
9025 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9026 but does not support computation in the format.
9027
9028 This means that code must first load the half-precision floating point
9029 value as an i16, then convert it to float with
9030 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9031 then be performed on the float value (including extending to double
9032 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9033 if needed, then converted to i16 with
9034 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9035 i16 value.
9036
9037 .. _int_convert_to_fp16:
9038
9039 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9040 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9041
9042 Syntax:
9043 """""""
9044
9045 ::
9046
9047       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9048       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9049
9050 Overview:
9051 """""""""
9052
9053 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9054 conventional floating point type to half precision floating point format.
9055
9056 Arguments:
9057 """"""""""
9058
9059 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9060 converted.
9061
9062 Semantics:
9063 """"""""""
9064
9065 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9066 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9067 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9068
9069 Examples:
9070 """""""""
9071
9072 .. code-block:: llvm
9073
9074       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9075       store i16 %res, i16* @x, align 2
9076
9077 .. _int_convert_from_fp16:
9078
9079 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9081
9082 Syntax:
9083 """""""
9084
9085 ::
9086
9087       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9088       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9089
9090 Overview:
9091 """""""""
9092
9093 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9094 conversion from half precision floating point format to single precision
9095 floating point format.
9096
9097 Arguments:
9098 """"""""""
9099
9100 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9101 converted.
9102
9103 Semantics:
9104 """"""""""
9105
9106 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9107 conversion from half single precision floating point format to single
9108 precision floating point format. The input half-float value is
9109 represented by an ``i16`` value.
9110
9111 Examples:
9112 """""""""
9113
9114 .. code-block:: llvm
9115
9116       %a = load i16* @x, align 2
9117       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9118
9119 Debugger Intrinsics
9120 -------------------
9121
9122 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9123 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9124 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9125 document.
9126
9127 Exception Handling Intrinsics
9128 -----------------------------
9129
9130 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9131 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9132 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9133
9134 .. _int_trampoline:
9135
9136 Trampoline Intrinsics
9137 ---------------------
9138
9139 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9140 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9141 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9142 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9143 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9144 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9145 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9146 extension.
9147
9148 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9149 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9150 It can be created as follows:
9151
9152 .. code-block:: llvm
9153
9154       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9155       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9156       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9157       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9158       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9159
9160 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9161 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9162
9163 .. _int_it:
9164
9165 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9167
9168 Syntax:
9169 """""""
9170
9171 ::
9172
9173       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9174
9175 Overview:
9176 """""""""
9177
9178 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9179 turning it into a trampoline.
9180
9181 Arguments:
9182 """"""""""
9183
9184 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9185 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9186 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9187 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9188 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9189 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9190 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9191 bitcast to an ``i8*``.
9192
9193 Semantics:
9194 """"""""""
9195
9196 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9197 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9198 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9199 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9200 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9201 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9202 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9203 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9204 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9205 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9206 modified, then the effect of any later call to the returned function
9207 pointer is undefined.
9208
9209 .. _int_at:
9210
9211 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9213
9214 Syntax:
9215 """""""
9216
9217 ::
9218
9219       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9220
9221 Overview:
9222 """""""""
9223
9224 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9225 a trampoline (passed as ``tramp``).
9226
9227 Arguments:
9228 """"""""""
9229
9230 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9231 code filled in by a previous call to
9232 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9233
9234 Semantics:
9235 """"""""""
9236
9237 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9238 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9239 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9240 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9241 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9242
9243 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9244 ---------------------------------------
9245
9246 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.
9247
9248 .. _int_mload:
9249
9250 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9252
9253 Syntax:
9254 """""""
9255 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9256
9257 ::
9258
9259       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9260       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9261
9262 Overview:
9263 """""""""
9264
9265 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.
9266
9267
9268 Arguments:
9269 """"""""""
9270
9271 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.
9272
9273
9274 Semantics:
9275 """"""""""
9276
9277 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.
9278 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.
9279
9280
9281 ::
9282
9283        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9284        
9285        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9286        %loadlal = load <16 x float>* %ptr, align 4
9287        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9288
9289 .. _int_mstore:
9290
9291 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9293
9294 Syntax:
9295 """""""
9296 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9297
9298 ::
9299
9300        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9301        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9302
9303 Overview:
9304 """""""""
9305
9306 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.
9307
9308 Arguments:
9309 """"""""""
9310
9311 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.
9312
9313
9314 Semantics:
9315 """"""""""
9316
9317 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.
9318 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.
9319
9320 ::
9321
9322        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9323        
9324        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9325        %oldval = load <16 x float>* %ptr, align 4
9326        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9327        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9328
9329
9330 Memory Use Markers
9331 ------------------
9332
9333 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9334 memory objects and ranges where variables are immutable.
9335
9336 .. _int_lifestart:
9337
9338 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9340
9341 Syntax:
9342 """""""
9343
9344 ::
9345
9346       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9347
9348 Overview:
9349 """""""""
9350
9351 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9352 object's lifetime.
9353
9354 Arguments:
9355 """"""""""
9356
9357 The first argument is a constant integer representing the size of the
9358 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9359 to the object.
9360
9361 Semantics:
9362 """"""""""
9363
9364 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9365 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9366 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9367 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9368
9369 .. _int_lifeend:
9370
9371 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9373
9374 Syntax:
9375 """""""
9376
9377 ::
9378
9379       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9380
9381 Overview:
9382 """""""""
9383
9384 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9385 object's lifetime.
9386
9387 Arguments:
9388 """"""""""
9389
9390 The first argument is a constant integer representing the size of the
9391 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9392 to the object.
9393
9394 Semantics:
9395 """"""""""
9396
9397 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9398 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9399 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9400 object following this intrinsic may be removed as dead.
9401
9402 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9404
9405 Syntax:
9406 """""""
9407
9408 ::
9409
9410       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9411
9412 Overview:
9413 """""""""
9414
9415 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9416 a memory object will not change.
9417
9418 Arguments:
9419 """"""""""
9420
9421 The first argument is a constant integer representing the size of the
9422 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9423 to the object.
9424
9425 Semantics:
9426 """"""""""
9427
9428 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9429 the return value, the referenced memory location is constant and
9430 unchanging.
9431
9432 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9434
9435 Syntax:
9436 """""""
9437
9438 ::
9439
9440       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9441
9442 Overview:
9443 """""""""
9444
9445 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9446 memory object are mutable.
9447
9448 Arguments:
9449 """"""""""
9450
9451 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9452 The second argument is a constant integer representing the size of the
9453 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9454 pointer to the object.
9455
9456 Semantics:
9457 """"""""""
9458
9459 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9460
9461 General Intrinsics
9462 ------------------
9463
9464 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9465 purpose.
9466
9467 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9469
9470 Syntax:
9471 """""""
9472
9473 ::
9474
9475       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9476
9477 Overview:
9478 """""""""
9479
9480 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9481
9482 Arguments:
9483 """"""""""
9484
9485 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9486 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9487 source file name, and the last argument is the line number.
9488
9489 Semantics:
9490 """"""""""
9491
9492 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9493 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9494 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9495 ignored by code generation and optimization.
9496
9497 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9499
9500 Syntax:
9501 """""""
9502
9503 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9504 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9505 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9506 '``0``'.
9507
9508 ::
9509
9510       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9511       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9512       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9513       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9514       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9515
9516 Overview:
9517 """""""""
9518
9519 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9520
9521 Arguments:
9522 """"""""""
9523
9524 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9525 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9526 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9527 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9528
9529 Semantics:
9530 """"""""""
9531
9532 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9533 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9534 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9535 generation and optimization.
9536
9537 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9539
9540 Syntax:
9541 """""""
9542
9543 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9544 any integer bit width.
9545
9546 ::
9547
9548       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9549       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9550       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9551       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9552       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9553
9554 Overview:
9555 """""""""
9556
9557 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9558
9559 Arguments:
9560 """"""""""
9561
9562 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9563 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9564 global string which is the source file name, and the last argument is
9565 the line number. It returns the value of the first argument.
9566
9567 Semantics:
9568 """"""""""
9569
9570 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9571 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9572 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9573 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9574
9575 '``llvm.trap``' Intrinsic
9576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9577
9578 Syntax:
9579 """""""
9580
9581 ::
9582
9583       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9584
9585 Overview:
9586 """""""""
9587
9588 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9589
9590 Arguments:
9591 """"""""""
9592
9593 None.
9594
9595 Semantics:
9596 """"""""""
9597
9598 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9599 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9600 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9601
9602 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9604
9605 Syntax:
9606 """""""
9607
9608 ::
9609
9610       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9611
9612 Overview:
9613 """""""""
9614
9615 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9616
9617 Arguments:
9618 """"""""""
9619
9620 None.
9621
9622 Semantics:
9623 """"""""""
9624
9625 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9626 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9627 debugger.
9628
9629 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9631
9632 Syntax:
9633 """""""
9634
9635 ::
9636
9637       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9638
9639 Overview:
9640 """""""""
9641
9642 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9643 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9644 is placed on the stack before local variables.
9645
9646 Arguments:
9647 """"""""""
9648
9649 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9650 The first argument is the value loaded from the stack guard
9651 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9652 enough space to hold the value of the guard.
9653
9654 Semantics:
9655 """"""""""
9656
9657 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9658 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9659 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9660 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9661 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9662 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9663 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9664
9665 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9667
9668 Syntax:
9669 """""""
9670
9671 ::
9672
9673       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9674
9675 Overview:
9676 """""""""
9677
9678 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9679 created stack protector and if they are not equal calls the
9680 ``__stack_chk_fail()`` function.
9681
9682 Arguments:
9683 """"""""""
9684
9685 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9686 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9687
9688 Semantics:
9689 """"""""""
9690
9691 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9692 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9693 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9694
9695 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9696 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9697 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9698 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9699 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9700 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9701 codegen after the tail call decision has occurred.
9702
9703 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9704 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9705
9706 Syntax:
9707 """""""
9708
9709 ::
9710
9711       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9712       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9713
9714 Overview:
9715 """""""""
9716
9717 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9718 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9719 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9720 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9721 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9722 other object.
9723
9724 Arguments:
9725 """"""""""
9726
9727 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9728 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9729 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9730 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9731 only accepts constants.
9732
9733 Semantics:
9734 """"""""""
9735
9736 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9737 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9738 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9739 on the ``min`` argument).
9740
9741 '``llvm.expect``' Intrinsic
9742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9743
9744 Syntax:
9745 """""""
9746
9747 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9748 integer bit width.
9749
9750 ::
9751
9752       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9753       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9754       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9755
9756 Overview:
9757 """""""""
9758
9759 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9760 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9761
9762 Arguments:
9763 """"""""""
9764
9765 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9766 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9767 constant value, variables are not allowed.
9768
9769 Semantics:
9770 """"""""""
9771
9772 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9773
9774 '``llvm.assume``' Intrinsic
9775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9776
9777 Syntax:
9778 """""""
9779
9780 ::
9781
9782       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9783
9784 Overview:
9785 """""""""
9786
9787 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9788 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9789 of the code.
9790
9791 Arguments:
9792 """"""""""
9793
9794 The condition which the optimizer may assume is always true.
9795
9796 Semantics:
9797 """"""""""
9798
9799 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9800 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9801 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9802 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9803 violated during execution, the behavior is undefined.
9804
9805 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9806 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9807 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9808 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9809 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9810 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9811 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9812 optimizer.
9813
9814 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9816
9817 Syntax:
9818 """""""
9819
9820 ::
9821
9822       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9823
9824 Overview:
9825 """""""""
9826
9827 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9828 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9829 with an invoke instruction.
9830
9831 Arguments:
9832 """"""""""
9833
9834 None.
9835
9836 Semantics:
9837 """"""""""
9838
9839 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9840 by codegen.
9841
9842 Stack Map Intrinsics
9843 --------------------
9844
9845 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9846 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9847 are described in :doc:`StackMaps`.