InstrProf: An intrinsic and lowering for instrumentation based profiling
[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 = metadata !{i32 42, null, metadata !"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"] [, align <Alignment>]
600
601 For example, the following defines a global in a numbered address space
602 with an initializer, section, and alignment:
603
604 .. code-block:: llvm
605
606     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
607
608 The following example just declares a global variable
609
610 .. code-block:: llvm
611
612    @G = external global i32
613
614 The following example defines a thread-local global with the
615 ``initialexec`` TLS model:
616
617 .. code-block:: llvm
618
619     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
620
621 .. _functionstructure:
622
623 Functions
624 ---------
625
626 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
627 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
628 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
629 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
630 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
631 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
632 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
633 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
634 an optional section, an optional alignment,
635 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
636 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
637 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
638 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
639
640 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
641 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
642 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
643 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
644 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
645 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
646 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
647 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
648 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
649
650 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
651 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
652 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
653 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
654 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
655 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
656 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
657 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
658 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
659
660 The first basic block in a function is special in two ways: it is
661 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
662 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
663 the entry block of a function). Because the block can have no
664 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
665
666 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
667 target supports it, it will emit functions to the section specified.
668 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
669
670 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
671 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
672 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
673 is specified, the function is forced to have at least that much
674 alignment. All alignments must be a power of 2.
675
676 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
677 be significant and two identical functions can be merged.
678
679 Syntax::
680
681     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
682            [cconv] [ret attrs]
683            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
684            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
685            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
686
687 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
688 argument is of the following form
689
690 Syntax::
691
692    <type> [parameter Attrs] [name]
693
694
695 .. _langref_aliases:
696
697 Aliases
698 -------
699
700 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
701 are just a new symbol and metadata for an existing position.
702
703 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
704 constant expression.
705
706 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
707 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
708 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
709
710 Syntax::
711
712     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
713
714 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
715 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
716 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
717
718 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
719 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
720 to the same content.
721
722 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
723 some can only be checked when producing an object file:
724
725 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
726   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
727
728 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
729   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
730   object file.
731
732 * No global value in the expression can be a declaration, since that
733   would require a relocation, which is not possible.
734
735 .. _langref_comdats:
736
737 Comdats
738 -------
739
740 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
741
742 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
743 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
744 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
745 aliasee computes to, if any.
746
747 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
748 choose between keys in two different object files.
749
750 Syntax::
751
752     $<Name> = comdat SelectionKind
753
754 The selection kind must be one of the following:
755
756 ``any``
757     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
758 ``exactmatch``
759     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
760     same data.
761 ``largest``
762     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
763 ``noduplicates``
764     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
765 ``samesize``
766     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
767     same amount of data.
768
769 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
770 ``any`` as a selection kind.
771
772 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
773 the COMDAT key's section is the largest:
774
775 .. code-block:: llvm
776
777    $foo = comdat largest
778    @foo = global i32 2, comdat $foo
779
780    define void @bar() comdat $foo {
781      ret void
782    }
783
784 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
785 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
786 and another COMDAT section with selection kind
787 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
788 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
789
790 There are some restrictions on the properties of the global object.
791 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
792 targeting COFF.
793 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
794 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
795 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
796 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
797 if a collision occurs in the symbol table.
798
799 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
800 For example:
801
802 .. code-block:: llvm
803
804    $foo = comdat any
805    $bar = comdat any
806    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
807    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
808
809 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
810 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
811 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
812 sections.
813
814 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
815 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
816 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
817
818 .. _namedmetadatastructure:
819
820 Named Metadata
821 --------------
822
823 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
824 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
825 operands for a named metadata.
826
827 Syntax::
828
829     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
830     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
831     !1 = metadata !{metadata !"one"}
832     !2 = metadata !{metadata !"two"}
833     ; A named metadata.
834     !name = !{!0, !1, !2}
835
836 .. _paramattrs:
837
838 Parameter Attributes
839 --------------------
840
841 The return type and each parameter of a function type may have a set of
842 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
843 used to communicate additional information about the result or
844 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
845 of the function, not of the function type, so functions with different
846 parameter attributes can have the same function type.
847
848 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
849 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
850 For example:
851
852 .. code-block:: llvm
853
854     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
855     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
856     declare signext i8 @returns_signed_char()
857
858 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
859 ``readonly``) come immediately after the argument list.
860
861 Currently, only the following parameter attributes are defined:
862
863 ``zeroext``
864     This indicates to the code generator that the parameter or return
865     value should be zero-extended to the extent required by the target's
866     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
867     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
868 ``signext``
869     This indicates to the code generator that the parameter or return
870     value should be sign-extended to the extent required by the target's
871     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
872     the callee (for a return value).
873 ``inreg``
874     This indicates that this parameter or return value should be treated
875     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
876     a function call or return (usually, by putting it in a register as
877     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
878     two different kinds of registers). Use of this attribute is
879     target-specific.
880 ``byval``
881     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
882     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
883     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
884     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
885     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
886     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
887     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
888     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
889     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
890     values.
891
892     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
893     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
894     form and the known alignment of the pointer specified to the call
895     site. If the alignment is not specified, then the code generator
896     makes a target-specific assumption.
897
898 .. _attr_inalloca:
899
900 ``inalloca``
901
902     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
903     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
904     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
905     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
906     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
907     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
908
909     An argument allocation may be used by a call at most once because
910     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
911     used in conjunction with other attributes that affect argument
912     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
913     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
914     large aggregate return values, which means that frontend authors
915     must lower them with ``sret`` pointers.
916
917     When the call site is reached, the argument allocation must have
918     been the most recent stack allocation that is still live, or the
919     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
920     space after an argument allocation and before its call site, but it
921     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
922     <int_stackrestore>`.
923
924     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
925     attribute.
926
927 ``sret``
928     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
929     structure that is the return value of the function in the source
930     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
931     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
932     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
933     the first parameter. This is not a valid attribute for return
934     values.
935
936 ``align <n>``
937     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
938     have the specified alignment.
939
940     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
941     ``byval`` attribute.
942
943 .. _noalias:
944
945 ``noalias``
946     This indicates that objects accessed via pointer values
947     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
948     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
949     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
950     also has additional semantics described below. The caller shares the
951     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
952     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
953     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
954
955     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
956     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
957
958     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
959     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
960     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
961     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
962     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
963     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
964     storage for any other object accessible to the caller.
965
966 ``nocapture``
967     This indicates that the callee does not make any copies of the
968     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
969     attribute for return values.
970
971 .. _nest:
972
973 ``nest``
974     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
975     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
976     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
977
978 ``returned``
979     This indicates that the function always returns the argument as its return
980     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
981     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
982     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
983     the callee. The parameter and the function return type must be valid
984     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
985     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
986
987 ``nonnull``
988     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
989     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
990     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
991     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
992     is non-null.
993
994 ``dereferenceable(<n>)``
995     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
996     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
997     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
998     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
999     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1000     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1001     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1002     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1003     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1004
1005 .. _gc:
1006
1007 Garbage Collector Names
1008 -----------------------
1009
1010 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1011 string:
1012
1013 .. code-block:: llvm
1014
1015     define void @f() gc "name" { ... }
1016
1017 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1018 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1019 support the named garbage collection algorithm.
1020
1021 .. _prefixdata:
1022
1023 Prefix Data
1024 -----------
1025
1026 Prefix data is data associated with a function which the code
1027 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1028 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1029 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1030 available through the function pointer while still allowing the
1031 function pointer to be called.
1032
1033 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1034 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1035 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1036 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1037 with a single ``i32``,
1038
1039 .. code-block:: llvm
1040
1041     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1042
1043 The prefix data can be referenced as,
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     %0 = bitcast *void () @f to *i32
1048     %a = getelementptr inbounds *i32 %0, i32 -1
1049     %b = load i32* %a
1050
1051 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1052 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1053 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1054 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1055 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1056 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1057 data.
1058
1059 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1060 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1061 optimizers but will not be emitted in the object file.
1062
1063 .. _prologuedata:
1064
1065 Prologue Data
1066 -------------
1067
1068 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1069 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1070 function hot-patching and instrumentation.
1071
1072 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1073 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1074 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1075 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1076 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1077 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1078 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1079 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1080
1081 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1082 which encodes the ``nop`` instruction:
1083
1084 .. code-block:: llvm
1085
1086     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1087
1088 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1089 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1090 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1091
1092 .. code-block:: llvm
1093
1094     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1095
1096     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1097
1098 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1099 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1100 optimizers but will not be emitted in the object file.
1101
1102 .. _attrgrp:
1103
1104 Attribute Groups
1105 ----------------
1106
1107 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1108 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1109 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1110 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1111 group will capture the important command line flags used to build that file.
1112
1113 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1114 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1115 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1116 different groups are merged.
1117
1118 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1119 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1120
1121 .. code-block:: llvm
1122
1123    ; Target-independent attributes:
1124    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1125
1126    ; Target-dependent attributes:
1127    attributes #1 = { "no-sse" }
1128
1129    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1130    define void @f() #0 #1 { ... }
1131
1132 .. _fnattrs:
1133
1134 Function Attributes
1135 -------------------
1136
1137 Function attributes are set to communicate additional information about
1138 a function. Function attributes are considered to be part of the
1139 function, not of the function type, so functions with different function
1140 attributes can have the same function type.
1141
1142 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1143 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1144 example:
1145
1146 .. code-block:: llvm
1147
1148     define void @f() noinline { ... }
1149     define void @f() alwaysinline { ... }
1150     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1151     define void @f() optsize { ... }
1152
1153 ``alignstack(<n>)``
1154     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1155     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1156     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1157     parentheses.
1158 ``alwaysinline``
1159     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1160     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1161     inlining size threshold for this caller.
1162 ``builtin``
1163     This indicates that the callee function at a call site should be
1164     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1165     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1166     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1167     attribute.
1168 ``cold``
1169     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1170     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1171     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1172     weight.
1173 ``inlinehint``
1174     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1175     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1176     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1177     inliner.
1178 ``jumptable``
1179     This attribute indicates that the function should be added to a
1180     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1181     references to this function should be replaced with a reference to the
1182     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1183     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1184     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1185     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1186 ``minsize``
1187     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1188     passes make choices that keep the code size of this function as small
1189     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1190     performance in order to minimize the size of the generated code.
1191 ``naked``
1192     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1193     function. This can have very system-specific consequences.
1194 ``nobuiltin``
1195     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1196     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1197     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1198     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1199     and on function declarations and definitions.
1200 ``noduplicate``
1201     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1202     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1203     within its parent function, but may not be duplicated within
1204     its parent function.
1205
1206     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1207     be an inlining candidate, provided that the call is not
1208     duplicated by inlining. That implies that the function has
1209     internal linkage and only has one call site, so the original
1210     call is dead after inlining.
1211 ``noimplicitfloat``
1212     This attributes disables implicit floating point instructions.
1213 ``noinline``
1214     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1215     function in any situation. This attribute may not be used together
1216     with the ``alwaysinline`` attribute.
1217 ``nonlazybind``
1218     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1219     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1220     startup time if the function is not called during program startup.
1221 ``noredzone``
1222     This attribute indicates that the code generator should not use a
1223     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1224 ``noreturn``
1225     This function attribute indicates that the function never returns
1226     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1227     function ever does dynamically return.
1228 ``nounwind``
1229     This function attribute indicates that the function never returns
1230     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1231     unwind, its runtime behavior is undefined.
1232 ``optnone``
1233     This function attribute indicates that the function is not optimized
1234     by any optimization or code generator passes with the
1235     exception of interprocedural optimization passes.
1236     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1237     attribute; this attribute is also incompatible
1238     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1239
1240     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1241     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1242     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1243     candidates for inlining into the body of this function.
1244 ``optsize``
1245     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1246     passes make choices that keep the code size of this function low,
1247     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1248     long as they do not significantly impact runtime performance.
1249 ``readnone``
1250     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1251     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1252     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1253     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1254     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1255     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1256     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1257     the ``C++`` exception throwing methods.
1258
1259     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1260     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1261     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1262 ``readonly``
1263     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1264     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1265     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1266     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1267     state that may be set in the caller. A readonly function always
1268     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1269     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1270     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1271     methods.
1272
1273     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1274     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1275     the pointer points to.
1276 ``returns_twice``
1277     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1278     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1279     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1280     functions.
1281 ``sanitize_address``
1282     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1283     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1284 ``sanitize_memory``
1285     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1286     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1287 ``sanitize_thread``
1288     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1289     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1290 ``ssp``
1291     This attribute indicates that the function should emit a stack
1292     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1293     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1294     return from the function to see if it has been overwritten. A
1295     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1296     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1297
1298     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1299     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1300     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1301       ``ssp-buffer-size``.
1302
1303     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1304     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1305
1306     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1307     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1308     function will have an ``ssp`` attribute.
1309 ``sspreq``
1310     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1311     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1312     attribute.
1313
1314     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1315     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1316     The specific layout rules are:
1317
1318     #. Large arrays and structures containing large arrays
1319        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1320     #. Small arrays and structures containing small arrays
1321        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1322     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1323        protector.
1324
1325     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1326     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1327     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1328     an ``sspreq`` attribute.
1329 ``sspstrong``
1330     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1331     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1332     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1333     will enable protectors for functions with:
1334
1335     - Arrays of any size and type
1336     - Aggregates containing an array of any size and type.
1337     - Calls to alloca().
1338     - Local variables that have had their address taken.
1339
1340     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1341     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1342     The specific layout rules are:
1343
1344     #. Large arrays and structures containing large arrays
1345        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1346     #. Small arrays and structures containing small arrays
1347        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1348     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1349        protector.
1350
1351     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1352
1353     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1354     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1355     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1356 ``uwtable``
1357     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1358     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1359     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1360     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1361     units.
1362
1363 .. _moduleasm:
1364
1365 Module-Level Inline Assembly
1366 ----------------------------
1367
1368 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1369 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1370 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1371 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1372
1373 .. code-block:: llvm
1374
1375     module asm "inline asm code goes here"
1376     module asm "more can go here"
1377
1378 The strings can contain any character by escaping non-printable
1379 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1380 two digit hex code for the number.
1381
1382 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1383 assembly code is generated.
1384
1385 .. _langref_datalayout:
1386
1387 Data Layout
1388 -----------
1389
1390 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1391 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1392 simply:
1393
1394 .. code-block:: llvm
1395
1396     target datalayout = "layout specification"
1397
1398 The *layout specification* consists of a list of specifications
1399 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1400 with a letter and may include other information after the letter to
1401 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1402 as follows:
1403
1404 ``E``
1405     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1406     the bits with the most significance have the lowest address
1407     location.
1408 ``e``
1409     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1410     is, the bits with the least significance have the lowest address
1411     location.
1412 ``S<size>``
1413     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1414     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1415     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1416     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1417     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1418     alignment promotions.
1419 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1420     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1421     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1422     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1423     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1424     in the range [1,2^23).
1425 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1426     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1427     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1428 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1429     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1430     ``<size>``.
1431 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1432     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1433     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1434     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1435     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1436     targets.
1437 ``a:<abi>:<pref>``
1438     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1439 ``m:<mangling>``
1440     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1441     options are
1442
1443     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1444     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1445     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1446       symbols get a ``_`` prefix.
1447     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1448       functions also get a suffix based on the frame size.
1449 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1450     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1451     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1452     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1453     this set are considered to support most general arithmetic operations
1454     efficiently.
1455
1456 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1457 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1458 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1459
1460 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1461 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1462 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1463 specifications are given in this list:
1464
1465 -  ``E`` - big endian
1466 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1467 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1468    same as the default address space.
1469 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1470 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1471 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1472 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1473 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1474 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1475    alignment of 64-bits
1476 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1477 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1478 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1479 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1480 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1481 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1482 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1483
1484 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1485 following rules:
1486
1487 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1488    that specification is used.
1489 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1490    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1491    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1492    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1493    given the default specifications above, the i7 type will use the
1494    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1495    alignment of i64 (largest specified).
1496 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1497    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1498    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1499    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1500
1501 The function of the data layout string may not be what you expect.
1502 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1503 the code generator should use.
1504
1505 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1506 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1507 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1508 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1509 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1510 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1511 that require precise layout information, but this also prevents those
1512 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1513
1514 .. _langref_triple:
1515
1516 Target Triple
1517 -------------
1518
1519 A module may specify a target triple string that describes the target
1520 host. The syntax for the target triple is simply:
1521
1522 .. code-block:: llvm
1523
1524     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1525
1526 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1527 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1528
1529 ::
1530
1531     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1532     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1533
1534 This information is passed along to the backend so that it generates
1535 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1536 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1537
1538 .. _pointeraliasing:
1539
1540 Pointer Aliasing Rules
1541 ----------------------
1542
1543 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1544 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1545 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1546 to the following rules:
1547
1548 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1549    value it is *based* on.
1550 -  An address of a global variable is associated with the address range
1551    of the variable's storage.
1552 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1553    address range of the allocated storage.
1554 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1555    address.
1556 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1557    a function not defined within LLVM may be associated with address
1558    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1559    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1560    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1561
1562 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1563 following rules:
1564
1565 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1566    on the first operand of the ``getelementptr``.
1567 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1568    ``bitcast``.
1569 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1570    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1571    the pointer's value.
1572 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1573
1574 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1575 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1576
1577 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1578 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1579 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1580 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1581 alignment of the store.
1582
1583 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1584 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1585 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1586 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1587 alias analysis.
1588
1589 .. _volatile:
1590
1591 Volatile Memory Accesses
1592 ------------------------
1593
1594 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1595 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1596 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1597 volatile operations or change their order of execution relative to other
1598 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1599 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1600 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1601
1602 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1603 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1604 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1605 target-legal volatile load/store instructions.
1606
1607 .. admonition:: Rationale
1608
1609  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1610  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1611  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1612  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1613  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1614  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1615  do not violate the frontend's contract with the language.
1616
1617 .. _memmodel:
1618
1619 Memory Model for Concurrent Operations
1620 --------------------------------------
1621
1622 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1623 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1624 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1625 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1626
1627 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1628
1629 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1630 that
1631
1632 -  Is a superset of single-thread program order, and
1633 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1634    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1635    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1636    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1637    Constraints <ordering>`).
1638
1639 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1640 between a thread and signals executing inside that thread.
1641
1642 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1643 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1644 (defined) write operations (store instructions, atomic
1645 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1646 section, initialized globals are considered to have a write of the
1647 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1648 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1649 may see any write to the same byte, except:
1650
1651 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1652    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1653    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1654 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1655    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1656
1657 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1658
1659 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1660    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1661    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1662    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1663    synchronization.)
1664 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1665    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1666 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1667    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1668 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1669    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1670    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1671    constraints on how the choice is made.
1672 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1673
1674 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1675 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1676 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1677 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1678 than one instruction to read the series of bytes.
1679
1680 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1681 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1682 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1683 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1684 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1685 from an address, introducing a store can change a load that may see
1686 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1687
1688 .. _ordering:
1689
1690 Atomic Memory Ordering Constraints
1691 ----------------------------------
1692
1693 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1694 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1695 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1696 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1697 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1698 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1699 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1700 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1701 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1702 differently since they don't take an address. See that instruction's
1703 documentation for details.
1704
1705 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1706 :doc:`Atomics`.
1707
1708 ``unordered``
1709     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1710     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1711     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1712     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1713     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1714     to make them atomic in any interesting way.
1715 ``monotonic``
1716     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1717     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1718     address. All modification orders must be compatible with the
1719     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1720     orders can be combined to a global total order for the whole program
1721     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1722     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1723     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1724     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1725     happens before another atomic read of the same address, the later
1726     read must see the same value or a later value in the address's
1727     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1728     stronger) operations on the same address. If an address is written
1729     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1730     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1731     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1732     ``memory_order_relaxed``.
1733 ``acquire``
1734     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1735     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1736     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1737 ``release``
1738     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1739     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1740     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1741     complete description; see the C++0x definition of a release
1742     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1743     ``memory_order_release``.
1744 ``acq_rel`` (acquire+release)
1745     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1746     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1747 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1748     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1749     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1750     writes), there is a global total order on all
1751     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1752     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1753     modification orders of all the affected addresses. Each
1754     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1755     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1756     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1757
1758 .. _singlethread:
1759
1760 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1761 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1762 other operations running in the same thread (for example, in signal
1763 handlers).
1764
1765 .. _fastmath:
1766
1767 Fast-Math Flags
1768 ---------------
1769
1770 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1771 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1772 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1773 otherwise unsafe floating point operations
1774
1775 ``nnan``
1776    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1777    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1778    NaNs, but the value of the result is undefined.
1779
1780 ``ninf``
1781    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1782    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1783    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1784
1785 ``nsz``
1786    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1787    argument or result as insignificant.
1788
1789 ``arcp``
1790    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1791    argument rather than perform division.
1792
1793 ``fast``
1794    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1795    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1796    flag implies all the others.
1797
1798 .. _uselistorder:
1799
1800 Use-list Order Directives
1801 -------------------------
1802
1803 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1804 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1805 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1806 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1807
1808 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1809 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1810 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1811
1812 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1813 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1814 function's scope.
1815
1816 :Syntax:
1817
1818 ::
1819
1820     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1821     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1822
1823 :Examples:
1824
1825 ::
1826
1827     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1828     entry:
1829       ; ... instructions ...
1830     bb:
1831       ; ... instructions ...
1832
1833       ; At function scope.
1834       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1835       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1836     }
1837
1838     ; At global scope.
1839     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1840     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1841     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1842     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1843
1844 .. _typesystem:
1845
1846 Type System
1847 ===========
1848
1849 The LLVM type system is one of the most important features of the
1850 intermediate representation. Being typed enables a number of
1851 optimizations to be performed on the intermediate representation
1852 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1853 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1854 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1855 not feasible to perform on normal three address code representations.
1856
1857 .. _t_void:
1858
1859 Void Type
1860 ---------
1861
1862 :Overview:
1863
1864
1865 The void type does not represent any value and has no size.
1866
1867 :Syntax:
1868
1869
1870 ::
1871
1872       void
1873
1874
1875 .. _t_function:
1876
1877 Function Type
1878 -------------
1879
1880 :Overview:
1881
1882
1883 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1884 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1885 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1886 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1887
1888 :Syntax:
1889
1890 ::
1891
1892       <returntype> (<parameter list>)
1893
1894 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1895 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1896 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1897 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1898 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1899 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1900
1901 :Examples:
1902
1903 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1904 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1905 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1906 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1907 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1908 | ``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. |
1909 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1910 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1911 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1912
1913 .. _t_firstclass:
1914
1915 First Class Types
1916 -----------------
1917
1918 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1919 Values of these types are the only ones which can be produced by
1920 instructions.
1921
1922 .. _t_single_value:
1923
1924 Single Value Types
1925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1926
1927 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1928
1929 .. _t_integer:
1930
1931 Integer Type
1932 """"""""""""
1933
1934 :Overview:
1935
1936 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1937 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1938 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1939
1940 :Syntax:
1941
1942 ::
1943
1944       iN
1945
1946 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1947 value.
1948
1949 Examples:
1950 *********
1951
1952 +----------------+------------------------------------------------+
1953 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1954 +----------------+------------------------------------------------+
1955 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1956 +----------------+------------------------------------------------+
1957 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1958 +----------------+------------------------------------------------+
1959
1960 .. _t_floating:
1961
1962 Floating Point Types
1963 """"""""""""""""""""
1964
1965 .. list-table::
1966    :header-rows: 1
1967
1968    * - Type
1969      - Description
1970
1971    * - ``half``
1972      - 16-bit floating point value
1973
1974    * - ``float``
1975      - 32-bit floating point value
1976
1977    * - ``double``
1978      - 64-bit floating point value
1979
1980    * - ``fp128``
1981      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1982
1983    * - ``x86_fp80``
1984      -  80-bit floating point value (X87)
1985
1986    * - ``ppc_fp128``
1987      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1988
1989 X86_mmx Type
1990 """"""""""""
1991
1992 :Overview:
1993
1994 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1995 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1996 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1997 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1998 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1999 of this type.
2000
2001 :Syntax:
2002
2003 ::
2004
2005       x86_mmx
2006
2007
2008 .. _t_pointer:
2009
2010 Pointer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2016 commonly used to reference objects in memory.
2017
2018 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2019 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2020 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2021 are target-specific.
2022
2023 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2024 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2025
2026 :Syntax:
2027
2028 ::
2029
2030       <type> *
2031
2032 :Examples:
2033
2034 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2035 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2036 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2037 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2038 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2039 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2040 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2041
2042 .. _t_vector:
2043
2044 Vector Type
2045 """""""""""
2046
2047 :Overview:
2048
2049 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2050 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2051 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2052 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2053 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2054
2055 :Syntax:
2056
2057 ::
2058
2059       < <# elements> x <elementtype> >
2060
2061 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2062 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2063 of size zero are not allowed.
2064
2065 :Examples:
2066
2067 +-------------------+--------------------------------------------------+
2068 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2069 +-------------------+--------------------------------------------------+
2070 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2071 +-------------------+--------------------------------------------------+
2072 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2073 +-------------------+--------------------------------------------------+
2074 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2075 +-------------------+--------------------------------------------------+
2076
2077 .. _t_label:
2078
2079 Label Type
2080 ^^^^^^^^^^
2081
2082 :Overview:
2083
2084 The label type represents code labels.
2085
2086 :Syntax:
2087
2088 ::
2089
2090       label
2091
2092 .. _t_metadata:
2093
2094 Metadata Type
2095 ^^^^^^^^^^^^^
2096
2097 :Overview:
2098
2099 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2100 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       metadata
2107
2108 .. _t_aggregate:
2109
2110 Aggregate Types
2111 ^^^^^^^^^^^^^^^
2112
2113 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2114 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2115 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2116 aggregate types.
2117
2118 .. _t_array:
2119
2120 Array Type
2121 """"""""""
2122
2123 :Overview:
2124
2125 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2126 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2127 elements) and an underlying data type.
2128
2129 :Syntax:
2130
2131 ::
2132
2133       [<# elements> x <elementtype>]
2134
2135 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2136 be any type with a size.
2137
2138 :Examples:
2139
2140 +------------------+--------------------------------------+
2141 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2142 +------------------+--------------------------------------+
2143 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2144 +------------------+--------------------------------------+
2145 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2146 +------------------+--------------------------------------+
2147
2148 Here are some examples of multidimensional arrays:
2149
2150 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2151 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2152 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2153 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2154 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2155 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2156 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2157
2158 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2159 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2160 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2161 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2162 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2163 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2164 example.
2165
2166 .. _t_struct:
2167
2168 Structure Type
2169 """"""""""""""
2170
2171 :Overview:
2172
2173 The structure type is used to represent a collection of data members
2174 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2175 a size.
2176
2177 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2178 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2179 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2180 '``insertvalue``' instructions.
2181
2182 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2183 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2184 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2185 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2186 required to match what the underlying code generator expects.
2187
2188 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2189 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2190 identified types are always defined at the top level with a name.
2191 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2192 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2193 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2194
2195 :Syntax:
2196
2197 ::
2198
2199       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2200       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2201
2202 :Examples:
2203
2204 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2205 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2206 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2207 | ``{ 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``.  |
2208 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2209 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2210 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2211
2212 .. _t_opaque:
2213
2214 Opaque Structure Types
2215 """"""""""""""""""""""
2216
2217 :Overview:
2218
2219 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2220 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2221 notion of a forward declared structure.
2222
2223 :Syntax:
2224
2225 ::
2226
2227       %X = type opaque
2228       %52 = type opaque
2229
2230 :Examples:
2231
2232 +--------------+-------------------+
2233 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2234 +--------------+-------------------+
2235
2236 .. _constants:
2237
2238 Constants
2239 =========
2240
2241 LLVM has several different basic types of constants. This section
2242 describes them all and their syntax.
2243
2244 Simple Constants
2245 ----------------
2246
2247 **Boolean constants**
2248     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2249     of the ``i1`` type.
2250 **Integer constants**
2251     Standard integers (such as '4') are constants of the
2252     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2253     integer types.
2254 **Floating point constants**
2255     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2256     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2257     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2258     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2259     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2260     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2261     point <t_floating>` type.
2262 **Null pointer constants**
2263     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2264     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2265
2266 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2267 floating point constants. For example, the form
2268 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2269 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2270 constants are required (and the only time that they are generated by the
2271 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2272 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2273 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2274 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2275 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2276
2277 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2278 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2279 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2280 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2281 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2282 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2283 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2284 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2285 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2286 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2287 will only work if they match the long double format on your target.
2288 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2289 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2290 (sign bit at the left).
2291
2292 There are no constants of type x86_mmx.
2293
2294 .. _complexconstants:
2295
2296 Complex Constants
2297 -----------------
2298
2299 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2300 constants and smaller complex constants.
2301
2302 **Structure constants**
2303     Structure constants are represented with notation similar to
2304     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2305     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2306     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2307     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2308     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2309     must match those specified by the type.
2310 **Array constants**
2311     Array constants are represented with notation similar to array type
2312     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2313     square brackets (``[]``)). For example:
2314     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2315     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2316     match those specified by the type. As a special case, character array
2317     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2318     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2319 **Vector constants**
2320     Vector constants are represented with notation similar to vector
2321     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2322     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2323     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2324     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2325     elements must match those specified by the type.
2326 **Zero initialization**
2327     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2328     value to zero of *any* type, including scalar and
2329     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2330     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2331     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2332 **Metadata node**
2333     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2334     type <t_metadata>`. For example:
2335     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2336     constants that are meant to be interpreted as part of the
2337     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2338     information such as debug info.
2339
2340 Global Variable and Function Addresses
2341 --------------------------------------
2342
2343 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2344 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2345 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2346 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2347 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2348 file:
2349
2350 .. code-block:: llvm
2351
2352     @X = global i32 17
2353     @Y = global i32 42
2354     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2355
2356 .. _undefvalues:
2357
2358 Undefined Values
2359 ----------------
2360
2361 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2362 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2363 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2364 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2365
2366 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2367 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2368 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2369 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2370
2371 .. code-block:: llvm
2372
2373       %A = add %X, undef
2374       %B = sub %X, undef
2375       %C = xor %X, undef
2376     Safe:
2377       %A = undef
2378       %B = undef
2379       %C = undef
2380
2381 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2382 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2383
2384 .. code-block:: llvm
2385
2386       %A = or %X, undef
2387       %B = and %X, undef
2388     Safe:
2389       %A = -1
2390       %B = 0
2391     Unsafe:
2392       %A = undef
2393       %B = undef
2394
2395 These logical operations have bits that are not always affected by the
2396 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2397 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2398 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2399 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2400 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2401 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2402 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2403 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2404
2405 .. code-block:: llvm
2406
2407       %A = select undef, %X, %Y
2408       %B = select undef, 42, %Y
2409       %C = select %X, %Y, undef
2410     Safe:
2411       %A = %X     (or %Y)
2412       %B = 42     (or %Y)
2413       %C = %Y
2414     Unsafe:
2415       %A = undef
2416       %B = undef
2417       %C = undef
2418
2419 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2420 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2421 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2422 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2423 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2424 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2425 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2426
2427 .. code-block:: llvm
2428
2429       %A = xor undef, undef
2430
2431       %B = undef
2432       %C = xor %B, %B
2433
2434       %D = undef
2435       %E = icmp slt %D, 4
2436       %F = icmp gte %D, 4
2437
2438     Safe:
2439       %A = undef
2440       %B = undef
2441       %C = undef
2442       %D = undef
2443       %E = undef
2444       %F = undef
2445
2446 This example points out that two '``undef``' operands are not
2447 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2448 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2449 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2450 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2451 its value over its "live range". This is true because the variable
2452 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2453 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2454 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2455 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2456 uses with" concept would not hold.
2457
2458 .. code-block:: llvm
2459
2460       %A = fdiv undef, %X
2461       %B = fdiv %X, undef
2462     Safe:
2463       %A = undef
2464     b: unreachable
2465
2466 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2467 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2468 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2469 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2470 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2471 However, in the second example, we can make a more aggressive
2472 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2473 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2474 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2475 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2476 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2477 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2478
2479 .. code-block:: llvm
2480
2481     a:  store undef -> %X
2482     b:  store %X -> undef
2483     Safe:
2484     a: <deleted>
2485     b: unreachable
2486
2487 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2488 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2489 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2490 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2491 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2492
2493 .. _poisonvalues:
2494
2495 Poison Values
2496 -------------
2497
2498 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2499 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2500 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2501 that results in undefined behavior.
2502
2503 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2504 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2505 the ``nsw`` flag.
2506
2507 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2508
2509 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2510 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2511    their dynamic predecessor basic block.
2512 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2513    in the dynamic callers of their functions.
2514 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2515    instructions that dynamically transfer control back to them.
2516 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2517    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2518    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2519 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2520    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2521    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2522    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2523 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2524    most recent preceding instruction with externally visible side
2525    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2526    operations <volatile>`.)
2527 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2528    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2529    multiple successors and the instruction is always executed when
2530    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2531    when control is transferred to another.
2532 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2533    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2534    be different if the terminator had transferred control to a different
2535    successor.
2536 -  Dependence is transitive.
2537
2538 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2539 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2540 on a poison value has undefined behavior.
2541
2542 Here are some examples:
2543
2544 .. code-block:: llvm
2545
2546     entry:
2547       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2548       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2549       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2550       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2551
2552       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2553       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2554
2555       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2556
2557       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2558       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2559       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2560       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2561
2562       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2563       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2564
2565     true:
2566       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2567                                            ; it has undefined behavior.
2568       br label %end
2569
2570     end:
2571       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2572                                            ; Both edges into this PHI are
2573                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2574                                            ; always results in a poison value.
2575
2576       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2577                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2578                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2579
2580       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2581                                            ; The same branch again, but this time the
2582                                            ; true block doesn't have side effects.
2583
2584     second_true:
2585       ; No side effects!
2586       ret void
2587
2588     second_end:
2589       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2590                                            ; on the store in %end. Also, it is
2591                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2592                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2593                                            ; behavior in this example).
2594
2595 .. _blockaddress:
2596
2597 Addresses of Basic Blocks
2598 -------------------------
2599
2600 ``blockaddress(@function, %block)``
2601
2602 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2603 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2604 Taking the address of the entry block is illegal.
2605
2606 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2607 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2608 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2609 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2610 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2611 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2612 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2613 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2614 instruction.
2615
2616 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2617 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2618
2619 .. _constantexprs:
2620
2621 Constant Expressions
2622 --------------------
2623
2624 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2625 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2626 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2627 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2628 The following is the syntax for constant expressions:
2629
2630 ``trunc (CST to TYPE)``
2631     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2632     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2633 ``zext (CST to TYPE)``
2634     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2635     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2636 ``sext (CST to TYPE)``
2637     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2638     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2639 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2640     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2641     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2642     must be floating point.
2643 ``fpext (CST to TYPE)``
2644     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2645     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2646     floating point.
2647 ``fptoui (CST to TYPE)``
2648     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2649     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2650     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2651     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2652     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2653 ``fptosi (CST to TYPE)``
2654     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2655     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2656     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2657     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2658     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2659 ``uitofp (CST to TYPE)``
2660     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2661     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2662     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2663     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2664     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2665 ``sitofp (CST to TYPE)``
2666     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2667     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2668     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2669     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2670     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2671 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2672     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2673     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2674     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2675     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2676 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2677     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2678     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2679     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2680     This one is *really* dangerous!
2681 ``bitcast (CST to TYPE)``
2682     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2683     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2684     instruction <i_bitcast>`.
2685 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2686     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2687     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2688     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2689 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2690     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2691     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2692     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2693     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2694 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2695     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2696 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2697     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2698 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2699     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2700 ``extractelement (VAL, IDX)``
2701     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2702     constants.
2703 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2704     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2705     constants.
2706 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2707     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2708     constants.
2709 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2710     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2711     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2712     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2713     least one index value must be specified.
2714 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2715     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2716     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2717     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2718     value must be specified.
2719 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2720     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2721     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2722     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2723     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2724     operations on floating point values are allowed).
2725
2726 Other Values
2727 ============
2728
2729 .. _inlineasmexprs:
2730
2731 Inline Assembler Expressions
2732 ----------------------------
2733
2734 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2735 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2736 value represents the inline assembler as a string (containing the
2737 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2738 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2739 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2740 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2741 assembler expression is:
2742
2743 .. code-block:: llvm
2744
2745     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2746
2747 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2748 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2749 Thus, typically we have:
2750
2751 .. code-block:: llvm
2752
2753     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2754
2755 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2756 marked as having side effects. This is done through the use of the
2757 '``sideeffect``' keyword, like so:
2758
2759 .. code-block:: llvm
2760
2761     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2762
2763 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2764 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2765 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2766 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2767 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2768 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2769
2770 .. code-block:: llvm
2771
2772     call void asm alignstack "eieio", ""()
2773
2774 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2775 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2776 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2777 the only supported dialects. An example is:
2778
2779 .. code-block:: llvm
2780
2781     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2782
2783 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2784 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2785 keyword last.
2786
2787 Inline Asm Metadata
2788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2789
2790 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2791 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2792 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2793 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2794 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2795 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2796 it. For example:
2797
2798 .. code-block:: llvm
2799
2800     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2801     ...
2802     !42 = !{ i32 1234567 }
2803
2804 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2805 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2806 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2807 occurs on.
2808
2809 .. _metadata:
2810
2811 Metadata Nodes and Metadata Strings
2812 -----------------------------------
2813
2814 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2815 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2816 code generator. One example application of metadata is source-level
2817 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2818 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2819 preceding exclamation point ('``!``').
2820
2821 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2822 contain any character by escaping non-printable characters with
2823 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2824 "``!"test\00"``".
2825
2826 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2827 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2828 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2829 their operand. For example:
2830
2831 .. code-block:: llvm
2832
2833     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2834
2835 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2836 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2837 example:
2838
2839 .. code-block:: llvm
2840
2841     !foo =  metadata !{!4, !3}
2842
2843 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2844 function is using two metadata arguments:
2845
2846 .. code-block:: llvm
2847
2848     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2849
2850 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2851 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2856
2857 More information about specific metadata nodes recognized by the
2858 optimizers and code generator is found below.
2859
2860 '``tbaa``' Metadata
2861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2862
2863 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2864 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2865 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2866 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2867 custom alias analysis behavior for other languages.
2868
2869 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2870 to three fields, e.g.:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2875     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2876     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2877     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2878
2879 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2880 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2881 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2882 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2883 common names.
2884
2885 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2886 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2887 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2888 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2889 from multiple front-ends is handled conservatively.
2890
2891 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2892 indicates that the type is "constant" (meaning
2893 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2894 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2895
2896 '``tbaa.struct``' Metadata
2897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2898
2899 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2900 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2901 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2902 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2903 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2904 of the aggregate.
2905
2906 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2907 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2908
2909 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2910 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2911 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2912 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2913 its tbaa tag. e.g.:
2914
2915 .. code-block:: llvm
2916
2917     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2918
2919 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2920 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2921 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2922
2923 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2924 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2925 does not carry useful data and need not be preserved.
2926
2927 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2929
2930 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2931 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2932 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2933 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2934 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2935 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2936 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2937 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2938 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2939 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2940 alias.
2941
2942 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2943 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2944 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2945 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2946 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2947
2948 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2949 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2950 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2951 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2952 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2953 optionally be provided as a third list entry.
2954
2955 For example,
2956
2957 .. code-block:: llvm
2958
2959     ; Two scope domains:
2960     !0 = metadata !{metadata !0}
2961     !1 = metadata !{metadata !1}
2962
2963     ; Some scopes in these domains:
2964     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0}
2965     !3 = metadata !{metadata !3, metadata !0}
2966     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !1}
2967
2968     ; Some scope lists:
2969     !5 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2970     !6 = metadata !{metadata !4, metadata !3, metadata !2}
2971     !7 = metadata !{metadata !3}
2972
2973     ; These two instructions don't alias:
2974     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2975     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2976
2977     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2978     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2979     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2980     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2981
2982     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2983     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
2984     ; !alias.scope list):
2985     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
2986     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
2987
2988 '``fpmath``' Metadata
2989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2990
2991 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2992 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2993 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2994 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2995 it. ULP is defined as follows:
2996
2997     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2998     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2999     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3000     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3001     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3002
3003 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3004 number representing the maximum relative error, for example:
3005
3006 .. code-block:: llvm
3007
3008     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3009
3010 '``range``' Metadata
3011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3012
3013 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3014 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3015 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3016 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3017 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3018 pair. Each pair has the following properties:
3019
3020 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3021 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3022 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3023 -  The range is allowed to wrap.
3024 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3025    ``a!=b``.
3026
3027 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3028 they must be non-contiguous.
3029
3030 Examples:
3031
3032 .. code-block:: llvm
3033
3034       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3035       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3036       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3037       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3038              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3039     ...
3040     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
3041     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
3042     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3043     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3044
3045 '``llvm.loop``'
3046 ^^^^^^^^^^^^^^^
3047
3048 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3049 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3050 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3051 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3052 specified with the name ``llvm.loop``.
3053
3054 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3055 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3056 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3057 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3058 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3059 constructs:
3060
3061 .. code-block:: llvm
3062
3063     !0 = metadata !{ metadata !0 }
3064     !1 = metadata !{ metadata !1 }
3065
3066 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3067 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3068 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3069 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3070
3071 .. code-block:: llvm
3072
3073       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3074     ...
3075     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
3076     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3077
3078 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3080
3081 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3082 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3083 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3084 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3085 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3086 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3087 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3088 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3089 in determining the safety of these transformations.
3090
3091 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3093
3094 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3095 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3096 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3097 example:
3098
3099 .. code-block:: llvm
3100
3101    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
3102
3103 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3104 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3105 then the interleave count will be determined automatically.
3106
3107 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3109
3110 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3111 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3112 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3113 0 disables vectorization:
3114
3115 .. code-block:: llvm
3116
3117    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3118    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3119
3120 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3122
3123 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3124 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3125 operand is an integer specifying the width. For example:
3126
3127 .. code-block:: llvm
3128
3129    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3130
3131 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3132 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3133 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3134 determined automatically.
3135
3136 '``llvm.loop.unroll``'
3137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3138
3139 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3140 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3141 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3142 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3143 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3144 optimizer believes it is safe to do so.
3145
3146 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3148
3149 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3150 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3151 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3152 example:
3153
3154 .. code-block:: llvm
3155
3156    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3157
3158 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3159 will be partially unrolled.
3160
3161 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3163
3164 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3165 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3166
3167 .. code-block:: llvm
3168
3169    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3170
3171 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3173
3174 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3175 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3176 For example:
3177
3178 .. code-block:: llvm
3179
3180    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3181
3182 '``llvm.mem``'
3183 ^^^^^^^^^^^^^^^
3184
3185 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3186 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3187
3188 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3190
3191 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3192 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3193 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3194 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3195 with the same loop identifier.
3196
3197 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3198 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3199 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3200 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3201 ``L2``.
3202
3203 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3204 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3205 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3206 loop.  
3207
3208 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3209 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3210 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3211 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3212 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3213 insert new memory instructions into the loop body).
3214
3215 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3216 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3217 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3218
3219 .. code-block:: llvm
3220
3221    for.body:
3222      ...
3223      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3224      ...
3225      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3226      ...
3227      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3228
3229    for.end:
3230    ...
3231    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3232
3233 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3234 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3235 the loop identifier metadata node directly:
3236
3237 .. code-block:: llvm
3238
3239    outer.for.body:
3240      ...
3241      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3242      ...
3243      br label %inner.for.body
3244
3245    inner.for.body:
3246      ...
3247      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3248      ...
3249      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3250      ...
3251      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3252
3253    inner.for.end:
3254      ...
3255      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3256      ...
3257      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3258
3259    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3260    ...
3261    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3262    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3263    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3264
3265 Module Flags Metadata
3266 =====================
3267
3268 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3269 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3270 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3271 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3272 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3273 look it up.
3274
3275 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3276 Each triplet has the following form:
3277
3278 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3279    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3280    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3281    described below.
3282 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3283    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3284    including entries with the **Require** behavior).
3285 -  The third element is the value of the flag.
3286
3287 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3288 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3289 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3290 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3291 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3292 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3293
3294 The following behaviors are supported:
3295
3296 .. list-table::
3297    :header-rows: 1
3298    :widths: 10 90
3299
3300    * - Value
3301      - Behavior
3302
3303    * - 1
3304      - **Error**
3305            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3306            is that of the operands.
3307
3308    * - 2
3309      - **Warning**
3310            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3311            operand for the flag from the first module being linked.
3312
3313    * - 3
3314      - **Require**
3315            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3316            specified value after linking is performed. The value must be a
3317            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3318            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3319            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3320            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3321            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3322
3323    * - 4
3324      - **Override**
3325            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3326            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3327            differ, an error will be emitted.
3328
3329    * - 5
3330      - **Append**
3331            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3332
3333    * - 6
3334      - **AppendUnique**
3335            Appends the two values, which are required to be metadata
3336            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3337            during the append operation.
3338
3339 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3340 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3341 value) or **Override**.
3342
3343 An example of module flags:
3344
3345 .. code-block:: llvm
3346
3347     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3348     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3349     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3350     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3351       metadata !{
3352         metadata !"foo", i32 1
3353       }
3354     }
3355     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3356
3357 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3358    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3359    values are not equal.
3360
3361 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3362    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3363    '37'.
3364
3365 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3366    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3367    warning if their values are not equal.
3368
3369 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3370
3371    ::
3372
3373        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3374
3375    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3376    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3377    performed.
3378
3379 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3380 ----------------------------------------------------
3381
3382 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3383 collection in a special section called "image info". The metadata
3384 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3385 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3386 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3387 be merged rather than appended together.
3388
3389 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3390 following key-value pairs:
3391
3392 .. list-table::
3393    :header-rows: 1
3394    :widths: 30 70
3395
3396    * - Key
3397      - Value
3398
3399    * - ``Objective-C Version``
3400      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3401
3402    * - ``Objective-C Image Info Version``
3403      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3404        always 0.
3405
3406    * - ``Objective-C Image Info Section``
3407      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3408        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3409        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3410        Objective-C ABI version 2.
3411
3412    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3413      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3414        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3415        collection supported.
3416
3417    * - ``Objective-C GC Only``
3418      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3419        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3420        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3421
3422 Some important flag interactions:
3423
3424 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3425    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3426    2, then the resulting module has the
3427    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3428 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3429    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3430
3431 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3432 --------------------------------------------
3433
3434 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3435 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3436 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3437 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3438
3439 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3440 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3441 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3442 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3443 list of metadata strings defining linker options.
3444
3445 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3446 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3447 framework::
3448
3449     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3450        metadata !{
3451           metadata !{ metadata !"-lz" },
3452           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3453     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3454
3455 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3456 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3457 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3458 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3459 assembly writer or object file emitter.
3460
3461 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3462 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3463 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3464
3465 C type width Module Flags Metadata
3466 ----------------------------------
3467
3468 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3469 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3470 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3471 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3472 width.
3473
3474 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3475 flags metadata, using the following key-value pairs:
3476
3477 .. list-table::
3478    :header-rows: 1
3479    :widths: 30 70
3480
3481    * - Key
3482      - Value
3483
3484    * - short_wchar
3485      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3486        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3487
3488    * - short_enum
3489      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3490        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3491          represent all of its values.
3492
3493 For example, the following metadata section specifies that the module was
3494 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3495 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3496
3497     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3498     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3499     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3500
3501 .. _intrinsicglobalvariables:
3502
3503 Intrinsic Global Variables
3504 ==========================
3505
3506 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3507 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3508 All globals of this sort should have a section specified as
3509 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3510 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3511
3512 .. _gv_llvmused:
3513
3514 The '``llvm.used``' Global Variable
3515 -----------------------------------
3516
3517 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3518 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3519 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3520 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3521 use of it is:
3522
3523 .. code-block:: llvm
3524
3525     @X = global i8 4
3526     @Y = global i32 123
3527
3528     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3529        i8* @X,
3530        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3531     ], section "llvm.metadata"
3532
3533 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3534 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3535 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3536 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3537 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3538 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3539 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3540
3541 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3542 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3543 molesting the symbol.
3544
3545 .. _gv_llvmcompilerused:
3546
3547 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3548 --------------------------------------------
3549
3550 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3551 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3552 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3553 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3554 by ``@llvm.used``.
3555
3556 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3557 and should not be exposed to source languages.
3558
3559 .. _gv_llvmglobalctors:
3560
3561 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3562 -------------------------------------------
3563
3564 .. code-block:: llvm
3565
3566     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3567     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3568
3569 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3570 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3571 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3572 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3573 functions with the same priority is not defined.
3574
3575 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3576 or function, the initializer function will only run if the associated
3577 data from the current module is not discarded.
3578
3579 .. _llvmglobaldtors:
3580
3581 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3582 -------------------------------------------
3583
3584 .. code-block:: llvm
3585
3586     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3587     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3588
3589 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3590 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3591 The functions referenced by this array will be called in descending
3592 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3593 order of functions with the same priority is not defined.
3594
3595 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3596 or function, the destructor function will only run if the associated
3597 data from the current module is not discarded.
3598
3599 Instruction Reference
3600 =====================
3601
3602 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3603 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3604 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3605 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3606 :ref:`other instructions <otherops>`.
3607
3608 .. _terminators:
3609
3610 Terminator Instructions
3611 -----------------------
3612
3613 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3614 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3615 block should be executed after the current block is finished. These
3616 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3617 control flow, not values (the one exception being the
3618 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3619
3620 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3621 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3622 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3623 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3624
3625 .. _i_ret:
3626
3627 '``ret``' Instruction
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 Syntax:
3631 """""""
3632
3633 ::
3634
3635       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3636       ret void                 ; Return from void function
3637
3638 Overview:
3639 """""""""
3640
3641 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3642 a value) from a function back to the caller.
3643
3644 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3645 value and then causes control flow, and one that just causes control
3646 flow to occur.
3647
3648 Arguments:
3649 """"""""""
3650
3651 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3652 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3653 class <t_firstclass>`' type.
3654
3655 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3656 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3657 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3658 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3659 value.
3660
3661 Semantics:
3662 """"""""""
3663
3664 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3665 the calling function's context. If the caller is a
3666 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3667 instruction after the call. If the caller was an
3668 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3669 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3670 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3671 value.
3672
3673 Example:
3674 """"""""
3675
3676 .. code-block:: llvm
3677
3678       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3679       ret void                        ; Return from a void function
3680       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3681
3682 .. _i_br:
3683
3684 '``br``' Instruction
3685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3686
3687 Syntax:
3688 """""""
3689
3690 ::
3691
3692       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3693       br label <dest>          ; Unconditional branch
3694
3695 Overview:
3696 """""""""
3697
3698 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3699 different basic block in the current function. There are two forms of
3700 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3701 unconditional branch.
3702
3703 Arguments:
3704 """"""""""
3705
3706 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3707 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3708 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3709
3710 Semantics:
3711 """"""""""
3712
3713 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3714 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3715 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3716 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3717
3718 Example:
3719 """"""""
3720
3721 .. code-block:: llvm
3722
3723     Test:
3724       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3725       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3726     IfEqual:
3727       ret i32 1
3728     IfUnequal:
3729       ret i32 0
3730
3731 .. _i_switch:
3732
3733 '``switch``' Instruction
3734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3735
3736 Syntax:
3737 """""""
3738
3739 ::
3740
3741       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3742
3743 Overview:
3744 """""""""
3745
3746 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3747 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3748 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3749 destinations.
3750
3751 Arguments:
3752 """"""""""
3753
3754 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3755 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3756 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3757 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3758
3759 Semantics:
3760 """"""""""
3761
3762 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3763 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3764 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3765 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3766 to the default destination.
3767
3768 Implementation:
3769 """""""""""""""
3770
3771 Depending on properties of the target machine and the particular
3772 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3773 different ways. For example, it could be generated as a series of
3774 chained conditional branches or with a lookup table.
3775
3776 Example:
3777 """"""""
3778
3779 .. code-block:: llvm
3780
3781      ; Emulate a conditional br instruction
3782      %Val = zext i1 %value to i32
3783      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3784
3785      ; Emulate an unconditional br instruction
3786      switch i32 0, label %dest [ ]
3787
3788      ; Implement a jump table:
3789      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3790                                          i32 1, label %onone
3791                                          i32 2, label %ontwo ]
3792
3793 .. _i_indirectbr:
3794
3795 '``indirectbr``' Instruction
3796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3797
3798 Syntax:
3799 """""""
3800
3801 ::
3802
3803       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3804
3805 Overview:
3806 """""""""
3807
3808 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3809 label within the current function, whose address is specified by
3810 "``address``". Address must be derived from a
3811 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3812
3813 Arguments:
3814 """"""""""
3815
3816 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3817 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3818 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3819 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3820
3821 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3822 accurate understanding of the CFG.
3823
3824 Semantics:
3825 """"""""""
3826
3827 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3828 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3829 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3830 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3831
3832 Implementation:
3833 """""""""""""""
3834
3835 This is typically implemented with a jump through a register.
3836
3837 Example:
3838 """"""""
3839
3840 .. code-block:: llvm
3841
3842      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3843
3844 .. _i_invoke:
3845
3846 '``invoke``' Instruction
3847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3848
3849 Syntax:
3850 """""""
3851
3852 ::
3853
3854       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3855                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3856
3857 Overview:
3858 """""""""
3859
3860 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3861 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3862 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3863 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3864 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3865 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3866 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3867 nearest "exception" label.
3868
3869 The '``exception``' label is a `landing
3870 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3871 '``exception``' label is required to have the
3872 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3873 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3874 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3875 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3876 instruction, so that the important information contained within the
3877 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3878
3879 Arguments:
3880 """"""""""
3881
3882 This instruction requires several arguments:
3883
3884 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3885    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3886    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3887 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3888    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3889    are valid here.
3890 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3891    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3892    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3893    branching off an arbitrary pointer to function value.
3894 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3895    function to be invoked.
3896 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3897    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3898    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3899    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3900    extra arguments can be specified.
3901 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3902    executes a '``ret``' instruction.
3903 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3904    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3905    mechanism.
3906 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3907    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3908    attributes are valid here.
3909
3910 Semantics:
3911 """"""""""
3912
3913 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3914 instruction in most regards. The primary difference is that it
3915 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3916 library to unwind the stack.
3917
3918 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3919 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3920 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3921 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3922
3923 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3924 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3925 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3926 return value is available.
3927
3928 Example:
3929 """"""""
3930
3931 .. code-block:: llvm
3932
3933       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3934                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3935       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3936                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3937
3938 .. _i_resume:
3939
3940 '``resume``' Instruction
3941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3942
3943 Syntax:
3944 """""""
3945
3946 ::
3947
3948       resume <type> <value>
3949
3950 Overview:
3951 """""""""
3952
3953 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3954 successors.
3955
3956 Arguments:
3957 """"""""""
3958
3959 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3960 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3961 function.
3962
3963 Semantics:
3964 """"""""""
3965
3966 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3967 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3968 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3969
3970 Example:
3971 """"""""
3972
3973 .. code-block:: llvm
3974
3975       resume { i8*, i32 } %exn
3976
3977 .. _i_unreachable:
3978
3979 '``unreachable``' Instruction
3980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3981
3982 Syntax:
3983 """""""
3984
3985 ::
3986
3987       unreachable
3988
3989 Overview:
3990 """""""""
3991
3992 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3993 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3994 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3995 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3996
3997 Semantics:
3998 """"""""""
3999
4000 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4001
4002 .. _binaryops:
4003
4004 Binary Operations
4005 -----------------
4006
4007 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4008 They require two operands of the same type, execute an operation on
4009 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4010 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4011 result value has the same type as its operands.
4012
4013 There are several different binary operators:
4014
4015 .. _i_add:
4016
4017 '``add``' Instruction
4018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4019
4020 Syntax:
4021 """""""
4022
4023 ::
4024
4025       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4026       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4027       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4028       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4029
4030 Overview:
4031 """""""""
4032
4033 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4034
4035 Arguments:
4036 """"""""""
4037
4038 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4039 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4040 arguments must have identical types.
4041
4042 Semantics:
4043 """"""""""
4044
4045 The value produced is the integer sum of the two operands.
4046
4047 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4048 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4049 the result.
4050
4051 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4052 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4053
4054 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4055 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4056 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4057 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4058
4059 Example:
4060 """"""""
4061
4062 .. code-block:: llvm
4063
4064       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4065
4066 .. _i_fadd:
4067
4068 '``fadd``' Instruction
4069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4070
4071 Syntax:
4072 """""""
4073
4074 ::
4075
4076       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4077
4078 Overview:
4079 """""""""
4080
4081 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4082
4083 Arguments:
4084 """"""""""
4085
4086 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4087 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4088 Both arguments must have identical types.
4089
4090 Semantics:
4091 """"""""""
4092
4093 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4094 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4095 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4096 optimizations:
4097
4098 Example:
4099 """"""""
4100
4101 .. code-block:: llvm
4102
4103       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4104
4105 '``sub``' Instruction
4106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4107
4108 Syntax:
4109 """""""
4110
4111 ::
4112
4113       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4114       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4115       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4116       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4117
4118 Overview:
4119 """""""""
4120
4121 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4122
4123 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4124 instruction present in most other intermediate representations.
4125
4126 Arguments:
4127 """"""""""
4128
4129 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4130 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4131 arguments must have identical types.
4132
4133 Semantics:
4134 """"""""""
4135
4136 The value produced is the integer difference of the two operands.
4137
4138 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4139 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4140 the result.
4141
4142 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4143 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4144
4145 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4146 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4147 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4148 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4149
4150 Example:
4151 """"""""
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4156       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4157
4158 .. _i_fsub:
4159
4160 '``fsub``' Instruction
4161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4162
4163 Syntax:
4164 """""""
4165
4166 ::
4167
4168       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4169
4170 Overview:
4171 """""""""
4172
4173 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4174
4175 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4176 instruction present in most other intermediate representations.
4177
4178 Arguments:
4179 """"""""""
4180
4181 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4182 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4183 Both arguments must have identical types.
4184
4185 Semantics:
4186 """"""""""
4187
4188 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4189 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4190 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4191 unsafe floating point optimizations:
4192
4193 Example:
4194 """"""""
4195
4196 .. code-block:: llvm
4197
4198       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4199       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4200
4201 '``mul``' Instruction
4202 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4203
4204 Syntax:
4205 """""""
4206
4207 ::
4208
4209       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4210       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4211       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4212       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4213
4214 Overview:
4215 """""""""
4216
4217 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4218
4219 Arguments:
4220 """"""""""
4221
4222 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4223 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4224 arguments must have identical types.
4225
4226 Semantics:
4227 """"""""""
4228
4229 The value produced is the integer product of the two operands.
4230
4231 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4232 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4233 bit width of the result.
4234
4235 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4236 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4237 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4238 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4239 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4240 product.
4241
4242 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4243 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4244 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4245 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4246
4247 Example:
4248 """"""""
4249
4250 .. code-block:: llvm
4251
4252       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4253
4254 .. _i_fmul:
4255
4256 '``fmul``' Instruction
4257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4258
4259 Syntax:
4260 """""""
4261
4262 ::
4263
4264       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4265
4266 Overview:
4267 """""""""
4268
4269 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4270
4271 Arguments:
4272 """"""""""
4273
4274 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4275 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4276 Both arguments must have identical types.
4277
4278 Semantics:
4279 """"""""""
4280
4281 The value produced is the floating point product of the two operands.
4282 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4283 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4284 unsafe floating point optimizations:
4285
4286 Example:
4287 """"""""
4288
4289 .. code-block:: llvm
4290
4291       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4292
4293 '``udiv``' Instruction
4294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4295
4296 Syntax:
4297 """""""
4298
4299 ::
4300
4301       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4302       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4303
4304 Overview:
4305 """""""""
4306
4307 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4308
4309 Arguments:
4310 """"""""""
4311
4312 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4313 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4314 arguments must have identical types.
4315
4316 Semantics:
4317 """"""""""
4318
4319 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4320
4321 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4322 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4323
4324 Division by zero leads to undefined behavior.
4325
4326 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4327 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4328 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4329
4330 Example:
4331 """"""""
4332
4333 .. code-block:: llvm
4334
4335       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4336
4337 '``sdiv``' Instruction
4338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4339
4340 Syntax:
4341 """""""
4342
4343 ::
4344
4345       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4346       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4347
4348 Overview:
4349 """""""""
4350
4351 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4352
4353 Arguments:
4354 """"""""""
4355
4356 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4357 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4358 arguments must have identical types.
4359
4360 Semantics:
4361 """"""""""
4362
4363 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4364 rounded towards zero.
4365
4366 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4367 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4368
4369 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4370 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4371 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4372
4373 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4374 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4375
4376 Example:
4377 """"""""
4378
4379 .. code-block:: llvm
4380
4381       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4382
4383 .. _i_fdiv:
4384
4385 '``fdiv``' Instruction
4386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4387
4388 Syntax:
4389 """""""
4390
4391 ::
4392
4393       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4394
4395 Overview:
4396 """""""""
4397
4398 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4399
4400 Arguments:
4401 """"""""""
4402
4403 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4404 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4405 Both arguments must have identical types.
4406
4407 Semantics:
4408 """"""""""
4409
4410 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4411 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4412 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4413 unsafe floating point optimizations:
4414
4415 Example:
4416 """"""""
4417
4418 .. code-block:: llvm
4419
4420       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4421
4422 '``urem``' Instruction
4423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4424
4425 Syntax:
4426 """""""
4427
4428 ::
4429
4430       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4431
4432 Overview:
4433 """""""""
4434
4435 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4436 division of its two arguments.
4437
4438 Arguments:
4439 """"""""""
4440
4441 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4442 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4443 arguments must have identical types.
4444
4445 Semantics:
4446 """"""""""
4447
4448 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4449 This instruction always performs an unsigned division to get the
4450 remainder.
4451
4452 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4453 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4454
4455 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4456
4457 Example:
4458 """"""""
4459
4460 .. code-block:: llvm
4461
4462       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4463
4464 '``srem``' Instruction
4465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4466
4467 Syntax:
4468 """""""
4469
4470 ::
4471
4472       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4473
4474 Overview:
4475 """""""""
4476
4477 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4478 division of its two operands. This instruction can also take
4479 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4480 must be integers.
4481
4482 Arguments:
4483 """"""""""
4484
4485 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4486 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4487 arguments must have identical types.
4488
4489 Semantics:
4490 """"""""""
4491
4492 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4493 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4494 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4495 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4496 difference, see `The Math
4497 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4498 table of how this is implemented in various languages, please see
4499 `Wikipedia: modulo
4500 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4501
4502 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4503 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4504
4505 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4506 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4507 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4508 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4509 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4510 result of the division and the remainder.)
4511
4512 Example:
4513 """"""""
4514
4515 .. code-block:: llvm
4516
4517       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4518
4519 .. _i_frem:
4520
4521 '``frem``' Instruction
4522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4523
4524 Syntax:
4525 """""""
4526
4527 ::
4528
4529       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4530
4531 Overview:
4532 """""""""
4533
4534 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4535 its two operands.
4536
4537 Arguments:
4538 """"""""""
4539
4540 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4541 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4542 Both arguments must have identical types.
4543
4544 Semantics:
4545 """"""""""
4546
4547 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4548 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4549 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4550 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4551
4552 Example:
4553 """"""""
4554
4555 .. code-block:: llvm
4556
4557       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4558
4559 .. _bitwiseops:
4560
4561 Bitwise Binary Operations
4562 -------------------------
4563
4564 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4565 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4566 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4567 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4568 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4569
4570 '``shl``' Instruction
4571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4572
4573 Syntax:
4574 """""""
4575
4576 ::
4577
4578       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4579       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4580       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4581       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4582
4583 Overview:
4584 """""""""
4585
4586 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4587 a specified number of bits.
4588
4589 Arguments:
4590 """"""""""
4591
4592 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4593 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4594 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4595
4596 Semantics:
4597 """"""""""
4598
4599 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4600 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4601 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4602 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4603 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4604 in ``op2``.
4605
4606 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4607 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4608 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4609 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4610 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4611 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4612 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4613
4614 Example:
4615 """"""""
4616
4617 .. code-block:: llvm
4618
4619       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4620       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4621       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4622       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4623       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4624
4625 '``lshr``' Instruction
4626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4627
4628 Syntax:
4629 """""""
4630
4631 ::
4632
4633       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4634       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4635
4636 Overview:
4637 """""""""
4638
4639 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4640 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4641
4642 Arguments:
4643 """"""""""
4644
4645 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4646 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4647 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4648
4649 Semantics:
4650 """"""""""
4651
4652 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4653 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4654 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4655 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4656 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4657 corresponding shift amount in ``op2``.
4658
4659 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4660 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4661 non-zero.
4662
4663 Example:
4664 """"""""
4665
4666 .. code-block:: llvm
4667
4668       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4669       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4670       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4671       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4672       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4673       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4674
4675 '``ashr``' Instruction
4676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4677
4678 Syntax:
4679 """""""
4680
4681 ::
4682
4683       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4684       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4685
4686 Overview:
4687 """""""""
4688
4689 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4690 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4691 extension.
4692
4693 Arguments:
4694 """"""""""
4695
4696 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4697 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4698 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4699
4700 Semantics:
4701 """"""""""
4702
4703 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4704 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4705 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4706 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4707 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4708 corresponding shift amount in ``op2``.
4709
4710 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4711 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4712 non-zero.
4713
4714 Example:
4715 """"""""
4716
4717 .. code-block:: llvm
4718
4719       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4720       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4721       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4722       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4723       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4724       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4725
4726 '``and``' Instruction
4727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4728
4729 Syntax:
4730 """""""
4731
4732 ::
4733
4734       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4735
4736 Overview:
4737 """""""""
4738
4739 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4740 operands.
4741
4742 Arguments:
4743 """"""""""
4744
4745 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4746 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4747 arguments must have identical types.
4748
4749 Semantics:
4750 """"""""""
4751
4752 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4753
4754 +-----+-----+-----+
4755 | In0 | In1 | Out |
4756 +-----+-----+-----+
4757 |   0 |   0 |   0 |
4758 +-----+-----+-----+
4759 |   0 |   1 |   0 |
4760 +-----+-----+-----+
4761 |   1 |   0 |   0 |
4762 +-----+-----+-----+
4763 |   1 |   1 |   1 |
4764 +-----+-----+-----+
4765
4766 Example:
4767 """"""""
4768
4769 .. code-block:: llvm
4770
4771       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4772       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4773       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4774
4775 '``or``' Instruction
4776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4777
4778 Syntax:
4779 """""""
4780
4781 ::
4782
4783       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4784
4785 Overview:
4786 """""""""
4787
4788 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4789 two operands.
4790
4791 Arguments:
4792 """"""""""
4793
4794 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4795 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4796 arguments must have identical types.
4797
4798 Semantics:
4799 """"""""""
4800
4801 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4802
4803 +-----+-----+-----+
4804 | In0 | In1 | Out |
4805 +-----+-----+-----+
4806 |   0 |   0 |   0 |
4807 +-----+-----+-----+
4808 |   0 |   1 |   1 |
4809 +-----+-----+-----+
4810 |   1 |   0 |   1 |
4811 +-----+-----+-----+
4812 |   1 |   1 |   1 |
4813 +-----+-----+-----+
4814
4815 Example:
4816 """"""""
4817
4818 ::
4819
4820       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4821       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4822       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4823
4824 '``xor``' Instruction
4825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4826
4827 Syntax:
4828 """""""
4829
4830 ::
4831
4832       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4833
4834 Overview:
4835 """""""""
4836
4837 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4838 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4839 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4840
4841 Arguments:
4842 """"""""""
4843
4844 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4845 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4846 arguments must have identical types.
4847
4848 Semantics:
4849 """"""""""
4850
4851 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4852
4853 +-----+-----+-----+
4854 | In0 | In1 | Out |
4855 +-----+-----+-----+
4856 |   0 |   0 |   0 |
4857 +-----+-----+-----+
4858 |   0 |   1 |   1 |
4859 +-----+-----+-----+
4860 |   1 |   0 |   1 |
4861 +-----+-----+-----+
4862 |   1 |   1 |   0 |
4863 +-----+-----+-----+
4864
4865 Example:
4866 """"""""
4867
4868 .. code-block:: llvm
4869
4870       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4871       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4872       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4873       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4874
4875 Vector Operations
4876 -----------------
4877
4878 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4879 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4880 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4881 While LLVM does directly support these vector operations, many
4882 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4883 take full advantage of a specific target.
4884
4885 .. _i_extractelement:
4886
4887 '``extractelement``' Instruction
4888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4889
4890 Syntax:
4891 """""""
4892
4893 ::
4894
4895       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4896
4897 Overview:
4898 """""""""
4899
4900 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4901 from a vector at a specified index.
4902
4903 Arguments:
4904 """"""""""
4905
4906 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4907 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4908 the position from which to extract the element. The index may be a
4909 variable of any integer type.
4910
4911 Semantics:
4912 """"""""""
4913
4914 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4915 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4916 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4917
4918 Example:
4919 """"""""
4920
4921 .. code-block:: llvm
4922
4923       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4924
4925 .. _i_insertelement:
4926
4927 '``insertelement``' Instruction
4928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4929
4930 Syntax:
4931 """""""
4932
4933 ::
4934
4935       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4936
4937 Overview:
4938 """""""""
4939
4940 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4941 vector at a specified index.
4942
4943 Arguments:
4944 """"""""""
4945
4946 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4947 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4948 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4949 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4950 index may be a variable of any integer type.
4951
4952 Semantics:
4953 """"""""""
4954
4955 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4956 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4957 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4958 undefined.
4959
4960 Example:
4961 """"""""
4962
4963 .. code-block:: llvm
4964
4965       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4966
4967 .. _i_shufflevector:
4968
4969 '``shufflevector``' Instruction
4970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4971
4972 Syntax:
4973 """""""
4974
4975 ::
4976
4977       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4978
4979 Overview:
4980 """""""""
4981
4982 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4983 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4984 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4985
4986 Arguments:
4987 """"""""""
4988
4989 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4990 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4991 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4992 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4993 same as the element type of the first two operands.
4994
4995 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4996 constant integer or undef values.
4997
4998 Semantics:
4999 """"""""""
5000
5001 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5002 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5003 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5004 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5005 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5006 only one vector.
5007
5008 Example:
5009 """"""""
5010
5011 .. code-block:: llvm
5012
5013       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5014                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5015       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5016                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5017       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5018                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5019       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5020                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5021
5022 Aggregate Operations
5023 --------------------
5024
5025 LLVM supports several instructions for working with
5026 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5027
5028 .. _i_extractvalue:
5029
5030 '``extractvalue``' Instruction
5031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5032
5033 Syntax:
5034 """""""
5035
5036 ::
5037
5038       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5039
5040 Overview:
5041 """""""""
5042
5043 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5044 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5045
5046 Arguments:
5047 """"""""""
5048
5049 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5050 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5051 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5052 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5053
5054 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5055
5056 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5057    omitted and assumed to be zero.
5058 -  At least one index must be specified.
5059 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5060
5061 Semantics:
5062 """"""""""
5063
5064 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5065 the index operands.
5066
5067 Example:
5068 """"""""
5069
5070 .. code-block:: llvm
5071
5072       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5073
5074 .. _i_insertvalue:
5075
5076 '``insertvalue``' Instruction
5077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5078
5079 Syntax:
5080 """""""
5081
5082 ::
5083
5084       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5085
5086 Overview:
5087 """""""""
5088
5089 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5090 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5091
5092 Arguments:
5093 """"""""""
5094
5095 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5096 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5097 a first-class value to insert. The following operands are constant
5098 indices indicating the position at which to insert the value in a
5099 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5100 to insert must have the same type as the value identified by the
5101 indices.
5102
5103 Semantics:
5104 """"""""""
5105
5106 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5107 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5108 indices is that of ``elt``.
5109
5110 Example:
5111 """"""""
5112
5113 .. code-block:: llvm
5114
5115       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5116       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5117       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5118
5119 .. _memoryops:
5120
5121 Memory Access and Addressing Operations
5122 ---------------------------------------
5123
5124 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5125 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5126 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5127 memory in LLVM.
5128
5129 .. _i_alloca:
5130
5131 '``alloca``' Instruction
5132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5133
5134 Syntax:
5135 """""""
5136
5137 ::
5138
5139       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5140
5141 Overview:
5142 """""""""
5143
5144 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5145 currently executing function, to be automatically released when this
5146 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5147 generic address space (address space zero).
5148
5149 Arguments:
5150 """"""""""
5151
5152 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5153 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5154 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5155 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5156 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5157 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5158 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5159 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5160 boundary compatible with the type.
5161
5162 '``type``' may be any sized type.
5163
5164 Semantics:
5165 """"""""""
5166
5167 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5168 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5169 memory is automatically released when the function returns. The
5170 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5171 variables that must have an address available. When the function returns
5172 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5173 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5174 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5175 is not specified.
5176
5177 Example:
5178 """"""""
5179
5180 .. code-block:: llvm
5181
5182       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5183       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5184       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5185       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5186
5187 .. _i_load:
5188
5189 '``load``' Instruction
5190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5191
5192 Syntax:
5193 """""""
5194
5195 ::
5196
5197       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5198       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5199       !<index> = !{ i32 1 }
5200
5201 Overview:
5202 """""""""
5203
5204 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5205
5206 Arguments:
5207 """"""""""
5208
5209 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5210 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5211 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5212 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5213 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5214 operations <volatile>`.
5215
5216 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5217 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5218 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5219 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5220 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5221 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5222 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5223 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5224 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5225 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5226 any defined semantics for atomic loads.
5227
5228 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5229 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5230 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5231 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5232 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5233 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5234 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5235 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5236
5237 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5238 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5239 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5240 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5241 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5242 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5243 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5244
5245 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5246 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5247 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5248 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5249 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5250 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable, 
5251 but it does imply that once the location is known dereferenceable 
5252 its value is henceforth unchanging.  
5253
5254 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5255 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5256 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5257 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5258 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5259 on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5260 to loads of a pointer type.  
5261
5262 Semantics:
5263 """"""""""
5264
5265 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5266 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5267 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5268 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5269 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5270 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5271 written using a store of the same type.
5272
5273 Examples:
5274 """""""""
5275
5276 .. code-block:: llvm
5277
5278       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5279       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5280       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5281
5282 .. _i_store:
5283
5284 '``store``' Instruction
5285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5286
5287 Syntax:
5288 """""""
5289
5290 ::
5291
5292       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5293       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5294
5295 Overview:
5296 """""""""
5297
5298 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5299
5300 Arguments:
5301 """"""""""
5302
5303 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5304 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5305 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5306 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5307 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5308 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5309 operations <volatile>`.
5310
5311 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5312 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5313 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5314 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5315 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5316 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5317 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5318 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5319 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5320 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5321 have any defined semantics for atomic stores.
5322
5323 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5324 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5325 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5326 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5327 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5328 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5329 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5330 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5331
5332 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5333 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5334 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5335 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5336 be reused in the cache. The code generator may select special
5337 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5338 x86.
5339
5340 Semantics:
5341 """"""""""
5342
5343 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5344 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5345 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5346 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5347 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5348 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5349 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5350 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5351
5352 Example:
5353 """"""""
5354
5355 .. code-block:: llvm
5356
5357       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5358       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5359       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5360
5361 .. _i_fence:
5362
5363 '``fence``' Instruction
5364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5365
5366 Syntax:
5367 """""""
5368
5369 ::
5370
5371       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5372
5373 Overview:
5374 """""""""
5375
5376 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5377 between operations.
5378
5379 Arguments:
5380 """"""""""
5381
5382 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5383 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5384 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5385
5386 Semantics:
5387 """"""""""
5388
5389 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5390 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5391 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5392 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5393 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5394 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5395 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5396 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5397 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5398 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5399 *happens-before* edge.
5400
5401 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5402 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5403 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5404
5405 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5406 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5407 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5408
5409 Example:
5410 """"""""
5411
5412 .. code-block:: llvm
5413
5414       fence acquire                          ; yields void
5415       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5416
5417 .. _i_cmpxchg:
5418
5419 '``cmpxchg``' Instruction
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5421
5422 Syntax:
5423 """""""
5424
5425 ::
5426
5427       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5428
5429 Overview:
5430 """""""""
5431
5432 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5433 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5434 equal, it tries to store a new value into the memory.
5435
5436 Arguments:
5437 """"""""""
5438
5439 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5440 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5441 address, and a new value to place at that address if the compared values
5442 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5443 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5444 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5445 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5446 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5447 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5448 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5449
5450 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5451 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5452 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5453 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5454 ``release`` or ``acq_rel``.
5455
5456 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5457 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5458 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5459 respect to all other code in the system.
5460
5461 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5462 equal to the size in memory of the operand.
5463
5464 Semantics:
5465 """"""""""
5466
5467 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5468 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5469 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5470 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5471
5472 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5473 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5474 matched.
5475
5476 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5477 if the value loaded equals ``cmp``.
5478
5479 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5480 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5481 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5482
5483 Example:
5484 """"""""
5485
5486 .. code-block:: llvm
5487
5488     entry:
5489       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5490       br label %loop
5491
5492     loop:
5493       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5494       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5495       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5496       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5497       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5498       br i1 %success, label %done, label %loop
5499
5500     done:
5501       ...
5502
5503 .. _i_atomicrmw:
5504
5505 '``atomicrmw``' Instruction
5506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5507
5508 Syntax:
5509 """""""
5510
5511 ::
5512
5513       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5514
5515 Overview:
5516 """""""""
5517
5518 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5519
5520 Arguments:
5521 """"""""""
5522
5523 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5524 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5525 operation. The operation must be one of the following keywords:
5526
5527 -  xchg
5528 -  add
5529 -  sub
5530 -  and
5531 -  nand
5532 -  or
5533 -  xor
5534 -  max
5535 -  min
5536 -  umax
5537 -  umin
5538
5539 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5540 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5541 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5542 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5543 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5544 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5545 operations <volatile>`.
5546
5547 Semantics:
5548 """"""""""
5549
5550 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5551 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5552 value at the location is returned. The modification is specified by the
5553 operation argument:
5554
5555 -  xchg: ``*ptr = val``
5556 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5557 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5558 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5559 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5560 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5561 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5562 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5563 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5564 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5565    comparison)
5566 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5567    comparison)
5568
5569 Example:
5570 """"""""
5571
5572 .. code-block:: llvm
5573
5574       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5575
5576 .. _i_getelementptr:
5577
5578 '``getelementptr``' Instruction
5579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5580
5581 Syntax:
5582 """""""
5583
5584 ::
5585
5586       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5587       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5588       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5589
5590 Overview:
5591 """""""""
5592
5593 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5594 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5595 address calculation only and does not access memory.
5596
5597 Arguments:
5598 """"""""""
5599
5600 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5601 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5602 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5603 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5604 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5605 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5606 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5607 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5608 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5609 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5610 would require loading the pointer before continuing calculation.
5611
5612 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5613 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5614 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5615 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5616 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5617 required to be constant. These integers are treated as signed values
5618 where relevant.
5619
5620 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5621 to LLVM:
5622
5623 .. code-block:: c
5624
5625     struct RT {
5626       char A;
5627       int B[10][20];
5628       char C;
5629     };
5630     struct ST {
5631       int X;
5632       double Y;
5633       struct RT Z;
5634     };
5635
5636     int *foo(struct ST *s) {
5637       return &s[1].Z.B[5][13];
5638     }
5639
5640 The LLVM code generated by Clang is:
5641
5642 .. code-block:: llvm
5643
5644     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5645     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5646
5647     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5648     entry:
5649       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5650       ret i32* %arrayidx
5651     }
5652
5653 Semantics:
5654 """"""""""
5655
5656 In the example above, the first index is indexing into the
5657 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5658 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5659 indexes into the third element of the structure, yielding a
5660 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5661 structure. The third index indexes into the second element of the
5662 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5663 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5664 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5665 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5666
5667 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5668 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5669 for the given testcase is equivalent to:
5670
5671 .. code-block:: llvm
5672
5673     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5674       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5675       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5676       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5677       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5678       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5679       ret i32* %t5
5680     }
5681
5682 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5683 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5684 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5685 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5686 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5687 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5688 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5689 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5690 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5691 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5692
5693 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5694 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5695 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5696 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5697 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5698 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5699 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5700 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5701 information.
5702
5703 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5704 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5705
5706 Example:
5707 """"""""
5708
5709 .. code-block:: llvm
5710
5711         ; yields [12 x i8]*:aptr
5712         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5713         ; yields i8*:vptr
5714         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5715         ; yields i8*:eptr
5716         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5717         ; yields i32*:iptr
5718         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5719
5720 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5721 must be a vector with the same number of elements. For example:
5722
5723 .. code-block:: llvm
5724
5725      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5726
5727 Conversion Operations
5728 ---------------------
5729
5730 The instructions in this category are the conversion instructions
5731 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5732 various bit conversions on the operand.
5733
5734 '``trunc .. to``' Instruction
5735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5736
5737 Syntax:
5738 """""""
5739
5740 ::
5741
5742       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5743
5744 Overview:
5745 """""""""
5746
5747 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5748
5749 Arguments:
5750 """"""""""
5751
5752 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5753 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5754 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5755 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5756 types are not allowed.
5757
5758 Semantics:
5759 """"""""""
5760
5761 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5762 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5763 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5764 It will always truncate bits.
5765
5766 Example:
5767 """"""""
5768
5769 .. code-block:: llvm
5770
5771       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5772       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5773       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5774       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5775
5776 '``zext .. to``' Instruction
5777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5778
5779 Syntax:
5780 """""""
5781
5782 ::
5783
5784       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5785
5786 Overview:
5787 """""""""
5788
5789 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5790
5791 Arguments:
5792 """"""""""
5793
5794 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5795 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5796 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5797 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5798
5799 Semantics:
5800 """"""""""
5801
5802 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5803 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5804
5805 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5806
5807 Example:
5808 """"""""
5809
5810 .. code-block:: llvm
5811
5812       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5813       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5814       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5815
5816 '``sext .. to``' Instruction
5817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5818
5819 Syntax:
5820 """""""
5821
5822 ::
5823
5824       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5825
5826 Overview:
5827 """""""""
5828
5829 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5830
5831 Arguments:
5832 """"""""""
5833
5834 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5835 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5836 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5837 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5838
5839 Semantics:
5840 """"""""""
5841
5842 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5843 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5844 of the type ``ty2``.
5845
5846 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5847
5848 Example:
5849 """"""""
5850
5851 .. code-block:: llvm
5852
5853       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5854       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5855       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5856
5857 '``fptrunc .. to``' Instruction
5858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5859
5860 Syntax:
5861 """""""
5862
5863 ::
5864
5865       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5866
5867 Overview:
5868 """""""""
5869
5870 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5871
5872 Arguments:
5873 """"""""""
5874
5875 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5876 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5877 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5878 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5879
5880 Semantics:
5881 """"""""""
5882
5883 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5884 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5885 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5886 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5887
5888 Example:
5889 """"""""
5890
5891 .. code-block:: llvm
5892
5893       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5894       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5895
5896 '``fpext .. to``' Instruction
5897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5898
5899 Syntax:
5900 """""""
5901
5902 ::
5903
5904       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5905
5906 Overview:
5907 """""""""
5908
5909 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5910 point value.
5911
5912 Arguments:
5913 """"""""""
5914
5915 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5916 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5917 to. The source type must be smaller than the destination type.
5918
5919 Semantics:
5920 """"""""""
5921
5922 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5923 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5924 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5925 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5926 *no-op cast* for a floating point cast.
5927
5928 Example:
5929 """"""""
5930
5931 .. code-block:: llvm
5932
5933       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5934       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5935
5936 '``fptoui .. to``' Instruction
5937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5938
5939 Syntax:
5940 """""""
5941
5942 ::
5943
5944       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5945
5946 Overview:
5947 """""""""
5948
5949 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5950 integer equivalent of type ``ty2``.
5951
5952 Arguments:
5953 """"""""""
5954
5955 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5956 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5957 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5958 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5959 type with the same number of elements as ``ty``
5960
5961 Semantics:
5962 """"""""""
5963
5964 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5965 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5966 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5967 are undefined.
5968
5969 Example:
5970 """"""""
5971
5972 .. code-block:: llvm
5973
5974       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5975       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5976       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5977
5978 '``fptosi .. to``' Instruction
5979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5980
5981 Syntax:
5982 """""""
5983
5984 ::
5985
5986       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5987
5988 Overview:
5989 """""""""
5990
5991 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5992 ``value`` to type ``ty2``.
5993
5994 Arguments:
5995 """"""""""
5996
5997 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5998 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5999 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6000 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6001 type with the same number of elements as ``ty``
6002
6003 Semantics:
6004 """"""""""
6005
6006 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6007 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6008 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6009 are undefined.
6010
6011 Example:
6012 """"""""
6013
6014 .. code-block:: llvm
6015
6016       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6017       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6018       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6019
6020 '``uitofp .. to``' Instruction
6021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6022
6023 Syntax:
6024 """""""
6025
6026 ::
6027
6028       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6029
6030 Overview:
6031 """""""""
6032
6033 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6034 and converts that value to the ``ty2`` type.
6035
6036 Arguments:
6037 """"""""""
6038
6039 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6040 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6041 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6042 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6043 type with the same number of elements as ``ty``
6044
6045 Semantics:
6046 """"""""""
6047
6048 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6049 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6050 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6051 are undefined.
6052
6053 Example:
6054 """"""""
6055
6056 .. code-block:: llvm
6057
6058       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6059       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6060
6061 '``sitofp .. to``' Instruction
6062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6063
6064 Syntax:
6065 """""""
6066
6067 ::
6068
6069       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6070
6071 Overview:
6072 """""""""
6073
6074 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6075 converts that value to the ``ty2`` type.
6076
6077 Arguments:
6078 """"""""""
6079
6080 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6081 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6082 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6083 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6084 type with the same number of elements as ``ty``
6085
6086 Semantics:
6087 """"""""""
6088
6089 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6090 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6091 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6092 undefined.
6093
6094 Example:
6095 """"""""
6096
6097 .. code-block:: llvm
6098
6099       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6100       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6101
6102 .. _i_ptrtoint:
6103
6104 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6106
6107 Syntax:
6108 """""""
6109
6110 ::
6111
6112       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6113
6114 Overview:
6115 """""""""
6116
6117 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6118 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6119
6120 Arguments:
6121 """"""""""
6122
6123 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6124 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6125 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6126 a vector of integers type.
6127
6128 Semantics:
6129 """"""""""
6130
6131 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6132 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6133 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6134 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6135 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6136 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6137 change.
6138
6139 Example:
6140 """"""""
6141
6142 .. code-block:: llvm
6143
6144       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6145       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6146       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6147
6148 .. _i_inttoptr:
6149
6150 '``inttoptr .. to``' Instruction
6151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6152
6153 Syntax:
6154 """""""
6155
6156 ::
6157
6158       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6159
6160 Overview:
6161 """""""""
6162
6163 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6164 pointer type, ``ty2``.
6165
6166 Arguments:
6167 """"""""""
6168
6169 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6170 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6171 type.
6172
6173 Semantics:
6174 """"""""""
6175
6176 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6177 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6178 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6179 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6180 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6181 nothing is done (*no-op cast*).
6182
6183 Example:
6184 """"""""
6185
6186 .. code-block:: llvm
6187
6188       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6189       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6190       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6191       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6192
6193 .. _i_bitcast:
6194
6195 '``bitcast .. to``' Instruction
6196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6197
6198 Syntax:
6199 """""""
6200
6201 ::
6202
6203       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6204
6205 Overview:
6206 """""""""
6207
6208 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6209 changing any bits.
6210
6211 Arguments:
6212 """"""""""
6213
6214 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6215 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6216 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6217 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6218 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6219 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6220 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6221 long as they have the same size).
6222
6223 Semantics:
6224 """"""""""
6225
6226 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6227 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6228 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6229 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6230 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6231 pointers) types with the same address space through this instruction.
6232 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6233 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6234
6235 Example:
6236 """"""""
6237
6238 .. code-block:: llvm
6239
6240       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6241       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6242       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6243       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6244
6245 .. _i_addrspacecast:
6246
6247 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6249
6250 Syntax:
6251 """""""
6252
6253 ::
6254
6255       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6256
6257 Overview:
6258 """""""""
6259
6260 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6261 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6262
6263 Arguments:
6264 """"""""""
6265
6266 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6267 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6268 address space.
6269
6270 Semantics:
6271 """"""""""
6272
6273 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6274 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6275 value modification, depending on the target and the address space
6276 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6277 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6278 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6279 location.
6280
6281 Example:
6282 """"""""
6283
6284 .. code-block:: llvm
6285
6286       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6287       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6288       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6289
6290 .. _otherops:
6291
6292 Other Operations
6293 ----------------
6294
6295 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6296 which defy better classification.
6297
6298 .. _i_icmp:
6299
6300 '``icmp``' Instruction
6301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6302
6303 Syntax:
6304 """""""
6305
6306 ::
6307
6308       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6309
6310 Overview:
6311 """""""""
6312
6313 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6314 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6315 pointer, or pointer vector operands.
6316
6317 Arguments:
6318 """"""""""
6319
6320 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6321 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6322 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6323
6324 #. ``eq``: equal
6325 #. ``ne``: not equal
6326 #. ``ugt``: unsigned greater than
6327 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6328 #. ``ult``: unsigned less than
6329 #. ``ule``: unsigned less or equal
6330 #. ``sgt``: signed greater than
6331 #. ``sge``: signed greater or equal
6332 #. ``slt``: signed less than
6333 #. ``sle``: signed less or equal
6334
6335 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6336 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6337 must also be identical types.
6338
6339 Semantics:
6340 """"""""""
6341
6342 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6343 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6344 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6345
6346 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6347    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6348 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6349    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6350 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6351    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6352 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6353    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6354 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6355    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6356 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6357    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6358 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6359    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6360 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6361    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6362 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6363    if ``op1`` is less than ``op2``.
6364 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6365    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6366
6367 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6368 are compared as if they were integers.
6369
6370 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6371 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6372 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6373
6374 Example:
6375 """"""""
6376
6377 .. code-block:: llvm
6378
6379       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6380       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6381       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6382       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6383       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6384       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6385
6386 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6387 ``icmp`` instruction.
6388
6389 .. _i_fcmp:
6390
6391 '``fcmp``' Instruction
6392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6393
6394 Syntax:
6395 """""""
6396
6397 ::
6398
6399       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6400
6401 Overview:
6402 """""""""
6403
6404 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6405 values based on comparison of its operands.
6406
6407 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6408 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6409
6410 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6411 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6412 compared.
6413
6414 Arguments:
6415 """"""""""
6416
6417 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6418 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6419 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6420
6421 #. ``false``: no comparison, always returns false
6422 #. ``oeq``: ordered and equal
6423 #. ``ogt``: ordered and greater than
6424 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6425 #. ``olt``: ordered and less than
6426 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6427 #. ``one``: ordered and not equal
6428 #. ``ord``: ordered (no nans)
6429 #. ``ueq``: unordered or equal
6430 #. ``ugt``: unordered or greater than
6431 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6432 #. ``ult``: unordered or less than
6433 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6434 #. ``une``: unordered or not equal
6435 #. ``uno``: unordered (either nans)
6436 #. ``true``: no comparison, always returns true
6437
6438 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6439 that either operand may be a QNAN.
6440
6441 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6442 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6443 type. They must have identical types.
6444
6445 Semantics:
6446 """"""""""
6447
6448 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6449 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6450 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6451 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6452
6453 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6454 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6455    is equal to ``op2``.
6456 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6457    is greater than ``op2``.
6458 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6459    is greater than or equal to ``op2``.
6460 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6461    is less than ``op2``.
6462 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6463    is less than or equal to ``op2``.
6464 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6465    is not equal to ``op2``.
6466 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6467 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6468    equal to ``op2``.
6469 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6470    greater than ``op2``.
6471 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6472    greater than or equal to ``op2``.
6473 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6474    less than ``op2``.
6475 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6476    less than or equal to ``op2``.
6477 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6478    not equal to ``op2``.
6479 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6480 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6481
6482 Example:
6483 """"""""
6484
6485 .. code-block:: llvm
6486
6487       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6488       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6489       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6490       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6491
6492 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6493 ``fcmp`` instruction.
6494
6495 .. _i_phi:
6496
6497 '``phi``' Instruction
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6511 graph representing the function.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6517 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6518 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6519 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6520 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6521 label arguments.
6522
6523 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6524 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6525 block.
6526
6527 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6528 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6529 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6530 instruction's return value on the same edge).
6531
6532 Semantics:
6533 """"""""""
6534
6535 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6536 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6537 executed just prior to the current block.
6538
6539 Example:
6540 """"""""
6541
6542 .. code-block:: llvm
6543
6544     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6545       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6546       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6547       br label %Loop
6548
6549 .. _i_select:
6550
6551 '``select``' Instruction
6552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6553
6554 Syntax:
6555 """""""
6556
6557 ::
6558
6559       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6560
6561       selty is either i1 or {<N x i1>}
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6567 condition, without IR-level branching.
6568
6569 Arguments:
6570 """"""""""
6571
6572 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6573 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6574 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6575 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6576 elements.
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6582 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6583 argument.
6584
6585 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6586 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6587
6588 Example:
6589 """"""""
6590
6591 .. code-block:: llvm
6592
6593       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6594
6595 .. _i_call:
6596
6597 '``call``' Instruction
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 ::
6604
6605       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6606
6607 Overview:
6608 """""""""
6609
6610 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6611
6612 Arguments:
6613 """"""""""
6614
6615 This instruction requires several arguments:
6616
6617 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6618    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6619    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6620    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6621    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6622
6623    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6624       recursive cycle in the call graph.
6625    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6626       forwarded in place.
6627
6628    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6629    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6630    rules:
6631
6632    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6633      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6634    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6635      produced by the call or void.
6636    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6637      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6638      in address space.
6639    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6640    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6641      returned, and inalloca, must match.
6642    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6643      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6644      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6645
6646    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6647    the following conditions are met:
6648
6649    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6650    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6651       uses value of call or is void).
6652    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6653       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6654    -  `Platform-specific constraints are
6655       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6656
6657 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6658    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6659    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6660    calling convention of the call must match the calling convention of
6661    the target function, or else the behavior is undefined.
6662 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6663    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6664    are valid here.
6665 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6666    type of the return value. Functions that return no value are marked
6667    ``void``.
6668 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6669    being invoked. The argument types must match the types implied by
6670    this signature. This type can be omitted if the function is not
6671    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6672    function.
6673 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6674    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6675    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6676    to function value.
6677 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6678    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6679    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6680    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6681    extra arguments can be specified.
6682 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6683    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6684    attributes are valid here.
6685
6686 Semantics:
6687 """"""""""
6688
6689 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6690 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6691 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6692 flow continues with the instruction after the function call, and the
6693 return value of the function is bound to the result argument.
6694
6695 Example:
6696 """"""""
6697
6698 .. code-block:: llvm
6699
6700       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6701       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6702       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6703       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6704       call void %foo(i8 97 signext)
6705
6706       %struct.A = type { i32, i8 }
6707       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6708       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6709       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6710       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6711       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6712
6713 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6714 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6715 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6716 This is something we'd like to change in the future to provide better
6717 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6718
6719 .. _i_va_arg:
6720
6721 '``va_arg``' Instruction
6722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6723
6724 Syntax:
6725 """""""
6726
6727 ::
6728
6729       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6730
6731 Overview:
6732 """""""""
6733
6734 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6735 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6736 the ``va_arg`` macro in C.
6737
6738 Arguments:
6739 """"""""""
6740
6741 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6742 argument. It returns a value of the specified argument type and
6743 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6744 type of ``va_list`` is target specific.
6745
6746 Semantics:
6747 """"""""""
6748
6749 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6750 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6751 the next argument. For more information, see the variable argument
6752 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6753
6754 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6755 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6756 function.
6757
6758 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6759 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6760
6761 Example:
6762 """"""""
6763
6764 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6765
6766 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6767 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6768 types on any target.
6769
6770 .. _i_landingpad:
6771
6772 '``landingpad``' Instruction
6773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6774
6775 Syntax:
6776 """""""
6777
6778 ::
6779
6780       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6781       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6782
6783       <clause> := catch <type> <value>
6784       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6785
6786 Overview:
6787 """""""""
6788
6789 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6790 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6791 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6792 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6793 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6794 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6795
6796 Arguments:
6797 """"""""""
6798
6799 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6800 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6801 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6802
6803 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6804 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6805 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6806 clause takes an array constant as its argument. Use
6807 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6808 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6809 the ``cleanup`` flag.
6810
6811 Semantics:
6812 """"""""""
6813
6814 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6815 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6816 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6817 calling conventions, how the personality function results are
6818 represented in LLVM IR is target specific.
6819
6820 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6821 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6822 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6823 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6824 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6825 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6826 unwinding continues further up the call stack.
6827
6828 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6829
6830 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6831    of an '``invoke``' instruction.
6832 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6833    first non-PHI instruction.
6834 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6835    pad block.
6836 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6837    '``landingpad``' instruction.
6838 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6839    personality function.
6840
6841 Example:
6842 """"""""
6843
6844 .. code-block:: llvm
6845
6846       ;; A landing pad which can catch an integer.
6847       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6848                catch i8** @_ZTIi
6849       ;; A landing pad that is a cleanup.
6850       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6851                cleanup
6852       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6853       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6854                catch i8** @_ZTIi
6855                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6856
6857 .. _intrinsics:
6858
6859 Intrinsic Functions
6860 ===================
6861
6862 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6863 have well known names and semantics and are required to follow certain
6864 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6865 for the LLVM language that does not require changing all of the
6866 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6867 reader/writer, the parser, etc...).
6868
6869 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6870 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6871 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6872 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6873 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6874 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6875 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6876 are added that they be documented here.
6877
6878 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6879 represents a family of functions that perform the same operation but on
6880 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6881 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6882 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6883 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6884 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6885 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6886 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6887 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6888 argument or the result.
6889
6890 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6891 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6892 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6893 whose type is matched against another type do not. For example, the
6894 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6895 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6896 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6897 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6898 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6899 type is matched against the return type, it does not require its own
6900 name suffix.
6901
6902 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6903 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6904
6905 .. _int_varargs:
6906
6907 Variable Argument Handling Intrinsics
6908 -------------------------------------
6909
6910 Variable argument support is defined in LLVM with the
6911 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6912 functions. These functions are related to the similarly named macros
6913 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6914
6915 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6916 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6917 does not define what this type is, so all transformations should be
6918 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6919
6920 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6921 variable argument handling intrinsic functions are used.
6922
6923 .. code-block:: llvm
6924
6925     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
6926     ; it is merely an i8*.
6927     %struct.va_list = type { i8* }
6928
6929     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
6930     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
6931
6932     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6933       ; Initialize variable argument processing
6934       %ap = alloca %struct.va_list
6935       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
6936       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6937
6938       ; Read a single integer argument
6939       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
6940
6941       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6942       %aq = alloca i8*
6943       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6944       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6945       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6946
6947       ; Stop processing of arguments.
6948       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6949       ret i32 %tmp
6950     }
6951
6952     declare void @llvm.va_start(i8*)
6953     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6954     declare void @llvm.va_end(i8*)
6955
6956 .. _int_va_start:
6957
6958 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6960
6961 Syntax:
6962 """""""
6963
6964 ::
6965
6966       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6967
6968 Overview:
6969 """""""""
6970
6971 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6972 subsequent use by ``va_arg``.
6973
6974 Arguments:
6975 """"""""""
6976
6977 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6978
6979 Semantics:
6980 """"""""""
6981
6982 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6983 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6984 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6985 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6986 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6987 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6988 that out.
6989
6990 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6992
6993 Syntax:
6994 """""""
6995
6996 ::
6997
6998       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7004 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7005
7006 Arguments:
7007 """"""""""
7008
7009 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7010
7011 Semantics:
7012 """"""""""
7013
7014 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7015 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7016 element to which the argument points. Calls to
7017 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7018 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7019 ``llvm.va_end``.
7020
7021 .. _int_va_copy:
7022
7023 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7025
7026 Syntax:
7027 """""""
7028
7029 ::
7030
7031       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7032
7033 Overview:
7034 """""""""
7035
7036 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7037 from the source argument list to the destination argument list.
7038
7039 Arguments:
7040 """"""""""
7041
7042 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7043 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7044
7045 Semantics:
7046 """"""""""
7047
7048 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7049 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7050 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7051 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7052 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7053
7054 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7055 --------------------------------------
7056
7057 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7058 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7059 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7060 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7061 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7062 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7063 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7064 details, see `Accurate Garbage Collection with
7065 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7066
7067 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7068 address space (address space zero).
7069
7070 .. _int_gcroot:
7071
7072 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7074
7075 Syntax:
7076 """""""
7077
7078 ::
7079
7080       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7081
7082 Overview:
7083 """""""""
7084
7085 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7086 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7087
7088 Arguments:
7089 """"""""""
7090
7091 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7092 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7093 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7094 root.
7095
7096 Semantics:
7097 """"""""""
7098
7099 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7100 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7101 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7102 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7103 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7104
7105 .. _int_gcread:
7106
7107 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7109
7110 Syntax:
7111 """""""
7112
7113 ::
7114
7115       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7116
7117 Overview:
7118 """""""""
7119
7120 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7121 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7122 barriers.
7123
7124 Arguments:
7125 """"""""""
7126
7127 The second argument is the address to read from, which should be an
7128 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7129 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7130 runtime (otherwise null).
7131
7132 Semantics:
7133 """"""""""
7134
7135 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7136 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7137 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7138 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7139 algorithm <gc>`.
7140
7141 .. _int_gcwrite:
7142
7143 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7145
7146 Syntax:
7147 """""""
7148
7149 ::
7150
7151       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7152
7153 Overview:
7154 """""""""
7155
7156 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7157 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7158 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7159
7160 Arguments:
7161 """"""""""
7162
7163 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7164 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7165 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7166 object, Obj may be null.
7167
7168 Semantics:
7169 """"""""""
7170
7171 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7172 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7173 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7174 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7175 algorithm <gc>`.
7176
7177 Code Generator Intrinsics
7178 -------------------------
7179
7180 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7181 may only be implemented with code generator support.
7182
7183 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7185
7186 Syntax:
7187 """""""
7188
7189 ::
7190
7191       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7192
7193 Overview:
7194 """""""""
7195
7196 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7197 target-specific value indicating the return address of the current
7198 function or one of its callers.
7199
7200 Arguments:
7201 """"""""""
7202
7203 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7204 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7205 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7206 value.
7207
7208 Semantics:
7209 """"""""""
7210
7211 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7212 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7213 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7214 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7215 used for debugging purposes.
7216
7217 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7218 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7219 of the obvious source-language caller.
7220
7221 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7223
7224 Syntax:
7225 """""""
7226
7227 ::
7228
7229       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7230
7231 Overview:
7232 """""""""
7233
7234 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7235 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7236
7237 Arguments:
7238 """"""""""
7239
7240 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7241 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7242 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7243 value.
7244
7245 Semantics:
7246 """"""""""
7247
7248 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7249 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7250 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7251 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7252 used for debugging purposes.
7253
7254 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7255 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7256 of the obvious source-language caller.
7257
7258 .. _int_read_register:
7259 .. _int_write_register:
7260
7261 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7263
7264 Syntax:
7265 """""""
7266
7267 ::
7268
7269       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7270       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7271       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7272       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7273       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7274
7275 Overview:
7276 """""""""
7277
7278 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7279 provides access to the named register. The register must be valid on
7280 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7281 with the register being read.
7282
7283 Semantics:
7284 """"""""""
7285
7286 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7287 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7288 the current value of the register, where possible.
7289
7290 This is useful to implement named register global variables that need
7291 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7292 bare-metal programs including OS kernels.
7293
7294 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7295 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7296 allocatable registers are not supported.
7297
7298 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7299 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7300 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7301 registers.
7302
7303 .. _int_stacksave:
7304
7305 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7307
7308 Syntax:
7309 """""""
7310
7311 ::
7312
7313       declare i8* @llvm.stacksave()
7314
7315 Overview:
7316 """""""""
7317
7318 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7319 of the function stack, for use with
7320 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7321 implementing language features like scoped automatic variable sized
7322 arrays in C99.
7323
7324 Semantics:
7325 """"""""""
7326
7327 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7328 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7329 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7330 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7331 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7332 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7333 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7334
7335 .. _int_stackrestore:
7336
7337 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7339
7340 Syntax:
7341 """""""
7342
7343 ::
7344
7345       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7346
7347 Overview:
7348 """""""""
7349
7350 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7351 the function stack to the state it was in when the corresponding
7352 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7353 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7354 sized arrays in C99.
7355
7356 Semantics:
7357 """"""""""
7358
7359 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7360
7361 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7363
7364 Syntax:
7365 """""""
7366
7367 ::
7368
7369       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7370
7371 Overview:
7372 """""""""
7373
7374 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7375 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7376 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7377 its performance characteristics.
7378
7379 Arguments:
7380 """"""""""
7381
7382 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7383 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7384 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7385 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7386 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7387 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7388 arguments must be constant integers.
7389
7390 Semantics:
7391 """"""""""
7392
7393 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7394 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7395 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7396 the processor cache for better performance.
7397
7398 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7400
7401 Syntax:
7402 """""""
7403
7404 ::
7405
7406       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7407
7408 Overview:
7409 """""""""
7410
7411 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7412 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7413 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7414 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7415 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7416 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7417 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7418 allow correlations of simulation runs.
7419
7420 Arguments:
7421 """"""""""
7422
7423 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7424
7425 Semantics:
7426 """"""""""
7427
7428 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7429 that do not support this intrinsic may ignore it.
7430
7431 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7432 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7433
7434 Syntax:
7435 """""""
7436
7437 ::
7438
7439       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7440
7441 Overview:
7442 """""""""
7443
7444 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7445 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7446 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7447 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7448 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7449 timings.
7450
7451 Semantics:
7452 """"""""""
7453
7454 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7455 memory. Implementations are allowed to either return a application
7456 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7457 is lowered to a constant 0.
7458
7459 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7460 running at and the host platform.
7461
7462 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7464
7465 Syntax:
7466 """""""
7467
7468 ::
7469
7470       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7471
7472 Overview:
7473 """""""""
7474
7475 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7476 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7477 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7478 flushes the instruction cache.
7479
7480 Semantics:
7481 """"""""""
7482
7483 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7484 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7485 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7486 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7487 privileges.
7488
7489 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7490 time library.
7491
7492 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7493 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7494
7495 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
7496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7497
7498 Syntax:
7499 """""""
7500
7501 ::
7502
7503       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
7504                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
7505
7506 Overview:
7507 """""""""
7508
7509 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
7510 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
7511 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
7512 program at runtime.
7513
7514 Arguments:
7515 """"""""""
7516
7517 The first argument is a pointer to a global variable containing the
7518 name of the entity being instrumented. This should generally be the
7519 (mangled) function name for a set of counters.
7520
7521 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
7522 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
7523 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
7524 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
7525 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
7526
7527 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
7528 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
7529
7530 Semantics:
7531 """"""""""
7532
7533 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
7534 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
7535 structures and the code to increment the appropriate value, in a
7536 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
7537 the ``llvm-profdata`` tool.
7538
7539 Standard C Library Intrinsics
7540 -----------------------------
7541
7542 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7543 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7544 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7545 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7546
7547 .. _int_memcpy:
7548
7549 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7551
7552 Syntax:
7553 """""""
7554
7555 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7556 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7557 support all bit widths however.
7558
7559 ::
7560
7561       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7562                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7563       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7564                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7565
7566 Overview:
7567 """""""""
7568
7569 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7570 source location to the destination location.
7571
7572 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7573 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7574 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7575
7576 Arguments:
7577 """"""""""
7578
7579 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7580 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7581 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7582 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7583 boolean indicating a volatile access.
7584
7585 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7586 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7587 are aligned to that boundary.
7588
7589 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7590 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7591 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7592
7593 Semantics:
7594 """"""""""
7595
7596 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7597 source location to the destination location, which are not allowed to
7598 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7599 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7600 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7601
7602 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7604
7605 Syntax:
7606 """""""
7607
7608 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7609 bit width and for different address space. Not all targets support all
7610 bit widths however.
7611
7612 ::
7613
7614       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7615                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7616       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7617                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7623 source location to the destination location. It is similar to the
7624 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7625 overlap.
7626
7627 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7628 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7629 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7630
7631 Arguments:
7632 """"""""""
7633
7634 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7635 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7636 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7637 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7638 boolean indicating a volatile access.
7639
7640 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7641 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7642 aligned to that boundary.
7643
7644 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7645 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7646 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7647
7648 Semantics:
7649 """"""""""
7650
7651 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7652 source location to the destination location, which may overlap. It
7653 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7654 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7655 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7656
7657 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7659
7660 Syntax:
7661 """""""
7662
7663 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7664 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7665 support all bit widths.
7666
7667 ::
7668
7669       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7670                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7671       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7672                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7673
7674 Overview:
7675 """""""""
7676
7677 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7678 particular byte value.
7679
7680 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7681 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7682 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7683
7684 Arguments:
7685 """"""""""
7686
7687 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7688 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7689 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7690 argument is the known alignment of the destination location.
7691
7692 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7693 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7694 that boundary.
7695
7696 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7697 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7698 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7699
7700 Semantics:
7701 """"""""""
7702
7703 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7704 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7705 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7706 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7707
7708 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7710
7711 Syntax:
7712 """""""
7713
7714 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7715 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7716 all types however.
7717
7718 ::
7719
7720       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7721       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7722       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7723       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7724       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7725
7726 Overview:
7727 """""""""
7728
7729 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7730 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7731 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7732 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7733 because there is no need to worry about errno being set).
7734 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7735
7736 Arguments:
7737 """"""""""
7738
7739 The argument and return value are floating point numbers of the same
7740 type.
7741
7742 Semantics:
7743 """"""""""
7744
7745 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7746 nonnegative floating point number.
7747
7748 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7750
7751 Syntax:
7752 """""""
7753
7754 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7755 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7756 all types however.
7757
7758 ::
7759
7760       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7761       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7762       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7763       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7764       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7765
7766 Overview:
7767 """""""""
7768
7769 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7770 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7771 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7772 used, the second argument remains a scalar integer value.
7773
7774 Arguments:
7775 """"""""""
7776
7777 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7778 raise to that power.
7779
7780 Semantics:
7781 """"""""""
7782
7783 This function returns the first value raised to the second power with an
7784 unspecified sequence of rounding operations.
7785
7786 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7788
7789 Syntax:
7790 """""""
7791
7792 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7793 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7794 all types however.
7795
7796 ::
7797
7798       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7799       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7800       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7801       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7802       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7803
7804 Overview:
7805 """""""""
7806
7807 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7808
7809 Arguments:
7810 """"""""""
7811
7812 The argument and return value are floating point numbers of the same
7813 type.
7814
7815 Semantics:
7816 """"""""""
7817
7818 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7819 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7820 conditions in the same way.
7821
7822 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7824
7825 Syntax:
7826 """""""
7827
7828 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7829 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7830 all types however.
7831
7832 ::
7833
7834       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7835       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7836       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7837       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7838       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7839
7840 Overview:
7841 """""""""
7842
7843 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7844
7845 Arguments:
7846 """"""""""
7847
7848 The argument and return value are floating point numbers of the same
7849 type.
7850
7851 Semantics:
7852 """"""""""
7853
7854 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7855 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7856 conditions in the same way.
7857
7858 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7860
7861 Syntax:
7862 """""""
7863
7864 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7865 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7866 all types however.
7867
7868 ::
7869
7870       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7871       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7872       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7873       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7874       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7875
7876 Overview:
7877 """""""""
7878
7879 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7880 specified (positive or negative) power.
7881
7882 Arguments:
7883 """"""""""
7884
7885 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7886 to raise to that power.
7887
7888 Semantics:
7889 """"""""""
7890
7891 This function returns the first value raised to the second power,
7892 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7893 handles error conditions in the same way.
7894
7895 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7897
7898 Syntax:
7899 """""""
7900
7901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7902 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7903 all types however.
7904
7905 ::
7906
7907       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7908       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7909       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7910       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7911       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7912
7913 Overview:
7914 """""""""
7915
7916 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7917
7918 Arguments:
7919 """"""""""
7920
7921 The argument and return value are floating point numbers of the same
7922 type.
7923
7924 Semantics:
7925 """"""""""
7926
7927 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7928 would, and handles error conditions in the same way.
7929
7930 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7932
7933 Syntax:
7934 """""""
7935
7936 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7937 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7938 all types however.
7939
7940 ::
7941
7942       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7943       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7944       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7945       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7946       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7947
7948 Overview:
7949 """""""""
7950
7951 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7952
7953 Arguments:
7954 """"""""""
7955
7956 The argument and return value are floating point numbers of the same
7957 type.
7958
7959 Semantics:
7960 """"""""""
7961
7962 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7963 would, and handles error conditions in the same way.
7964
7965 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7967
7968 Syntax:
7969 """""""
7970
7971 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7972 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7973 all types however.
7974
7975 ::
7976
7977       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7978       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7979       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7980       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7981       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7982
7983 Overview:
7984 """""""""
7985
7986 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7987
7988 Arguments:
7989 """"""""""
7990
7991 The argument and return value are floating point numbers of the same
7992 type.
7993
7994 Semantics:
7995 """"""""""
7996
7997 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7998 would, and handles error conditions in the same way.
7999
8000 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8002
8003 Syntax:
8004 """""""
8005
8006 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8007 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8008 all types however.
8009
8010 ::
8011
8012       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8013       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8014       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8015       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8016       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8017
8018 Overview:
8019 """""""""
8020
8021 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8022
8023 Arguments:
8024 """"""""""
8025
8026 The argument and return value are floating point numbers of the same
8027 type.
8028
8029 Semantics:
8030 """"""""""
8031
8032 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8033 would, and handles error conditions in the same way.
8034
8035 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8037
8038 Syntax:
8039 """""""
8040
8041 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8042 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8043 all types however.
8044
8045 ::
8046
8047       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8048       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8049       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8050       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8051       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8052
8053 Overview:
8054 """""""""
8055
8056 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8057
8058 Arguments:
8059 """"""""""
8060
8061 The argument and return value are floating point numbers of the same
8062 type.
8063
8064 Semantics:
8065 """"""""""
8066
8067 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8068 would, and handles error conditions in the same way.
8069
8070 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8072
8073 Syntax:
8074 """""""
8075
8076 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8077 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8078 all types however.
8079
8080 ::
8081
8082       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8083       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8084       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8085       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8086       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8087
8088 Overview:
8089 """""""""
8090
8091 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8092 operation.
8093
8094 Arguments:
8095 """"""""""
8096
8097 The argument and return value are floating point numbers of the same
8098 type.
8099
8100 Semantics:
8101 """"""""""
8102
8103 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8104 would, and does not set errno.
8105
8106 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8108
8109 Syntax:
8110 """""""
8111
8112 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8113 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8114 all types however.
8115
8116 ::
8117
8118       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8119       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8120       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8121       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8122       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8123
8124 Overview:
8125 """""""""
8126
8127 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8128 operand.
8129
8130 Arguments:
8131 """"""""""
8132
8133 The argument and return value are floating point numbers of the same
8134 type.
8135
8136 Semantics:
8137 """"""""""
8138
8139 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8140 would, and handles error conditions in the same way.
8141
8142 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8144
8145 Syntax:
8146 """""""
8147
8148 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8149 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8150 all types however.
8151
8152 ::
8153
8154       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8155       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8156       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8157       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8158       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8159
8160 Overview:
8161 """""""""
8162
8163 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8164 arguments.
8165
8166
8167 Arguments:
8168 """"""""""
8169
8170 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8171 type.
8172
8173 Semantics:
8174 """"""""""
8175
8176 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8177 fmin.
8178
8179 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8180 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8181 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8182 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8183
8184 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8186
8187 Syntax:
8188 """""""
8189
8190 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8191 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8192 all types however.
8193
8194 ::
8195
8196       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8197       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8198       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8199       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8200       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8206 arguments.
8207
8208
8209 Arguments:
8210 """"""""""
8211
8212 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8213 type.
8214
8215 Semantics:
8216 """"""""""
8217 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8218 fmax.
8219
8220 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8221 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8222 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8223 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8224
8225 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8227
8228 Syntax:
8229 """""""
8230
8231 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8232 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8233 all types however.
8234
8235 ::
8236
8237       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8238       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8239       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8240       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8241       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8242
8243 Overview:
8244 """""""""
8245
8246 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8247 first operand and the sign of the second operand.
8248
8249 Arguments:
8250 """"""""""
8251
8252 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8253 type.
8254
8255 Semantics:
8256 """"""""""
8257
8258 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8259 functions would, and handles error conditions in the same way.
8260
8261 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8263
8264 Syntax:
8265 """""""
8266
8267 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8268 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8269 all types however.
8270
8271 ::
8272
8273       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8274       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8275       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8276       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8277       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8278
8279 Overview:
8280 """""""""
8281
8282 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8283
8284 Arguments:
8285 """"""""""
8286
8287 The argument and return value are floating point numbers of the same
8288 type.
8289
8290 Semantics:
8291 """"""""""
8292
8293 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8294 would, and handles error conditions in the same way.
8295
8296 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8298
8299 Syntax:
8300 """""""
8301
8302 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8303 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8304 all types however.
8305
8306 ::
8307
8308       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8309       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8310       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8311       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8312       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8313
8314 Overview:
8315 """""""""
8316
8317 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8318
8319 Arguments:
8320 """"""""""
8321
8322 The argument and return value are floating point numbers of the same
8323 type.
8324
8325 Semantics:
8326 """"""""""
8327
8328 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8329 would, and handles error conditions in the same way.
8330
8331 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8333
8334 Syntax:
8335 """""""
8336
8337 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8338 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8339 all types however.
8340
8341 ::
8342
8343       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8344       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8345       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8346       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8347       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8348
8349 Overview:
8350 """""""""
8351
8352 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8353 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8354
8355 Arguments:
8356 """"""""""
8357
8358 The argument and return value are floating point numbers of the same
8359 type.
8360
8361 Semantics:
8362 """"""""""
8363
8364 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8365 would, and handles error conditions in the same way.
8366
8367 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8369
8370 Syntax:
8371 """""""
8372
8373 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8374 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8375 all types however.
8376
8377 ::
8378
8379       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8380       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8381       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8382       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8383       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8384
8385 Overview:
8386 """""""""
8387
8388 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8389 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8390 operand isn't an integer.
8391
8392 Arguments:
8393 """"""""""
8394
8395 The argument and return value are floating point numbers of the same
8396 type.
8397
8398 Semantics:
8399 """"""""""
8400
8401 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8402 would, and handles error conditions in the same way.
8403
8404 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8406
8407 Syntax:
8408 """""""
8409
8410 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8411 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8412 all types however.
8413
8414 ::
8415
8416       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8417       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8418       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8419       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8420       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8421
8422 Overview:
8423 """""""""
8424
8425 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8426 nearest integer.
8427
8428 Arguments:
8429 """"""""""
8430
8431 The argument and return value are floating point numbers of the same
8432 type.
8433
8434 Semantics:
8435 """"""""""
8436
8437 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8438 functions would, and handles error conditions in the same way.
8439
8440 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8442
8443 Syntax:
8444 """""""
8445
8446 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8447 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8448 all types however.
8449
8450 ::
8451
8452       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8453       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8454       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8455       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8456       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8457
8458 Overview:
8459 """""""""
8460
8461 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8462 nearest integer.
8463
8464 Arguments:
8465 """"""""""
8466
8467 The argument and return value are floating point numbers of the same
8468 type.
8469
8470 Semantics:
8471 """"""""""
8472
8473 This function returns the same values as the libm ``round``
8474 functions would, and handles error conditions in the same way.
8475
8476 Bit Manipulation Intrinsics
8477 ---------------------------
8478
8479 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8480 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8481
8482 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8484
8485 Syntax:
8486 """""""
8487
8488 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8489 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8490
8491 ::
8492
8493       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8494       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8495       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8496
8497 Overview:
8498 """""""""
8499
8500 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8501 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8502 These are useful for performing operations on data that is not in the
8503 target's native byte order.
8504
8505 Semantics:
8506 """"""""""
8507
8508 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8509 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8510 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8511 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8512 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8513 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8514 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8515 respectively).
8516
8517 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8519
8520 Syntax:
8521 """""""
8522
8523 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8524 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8525 support all bit widths or vector types, however.
8526
8527 ::
8528
8529       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8530       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8531       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8532       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8533       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8534       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8535
8536 Overview:
8537 """""""""
8538
8539 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8540 in a value.
8541
8542 Arguments:
8543 """"""""""
8544
8545 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8546 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8547 match the argument type.
8548
8549 Semantics:
8550 """"""""""
8551
8552 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8553 each element of a vector.
8554
8555 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8557
8558 Syntax:
8559 """""""
8560
8561 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8562 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8563 targets support all bit widths or vector types, however.
8564
8565 ::
8566
8567       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8568       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8569       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8570       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8571       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8572       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8573
8574 Overview:
8575 """""""""
8576
8577 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8578 leading zeros in a variable.
8579
8580 Arguments:
8581 """"""""""
8582
8583 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8584 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8585 type must match the first argument type.
8586
8587 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8588 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8589 defined result. Historically some architectures did not provide a
8590 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8591 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8592
8593 Semantics:
8594 """"""""""
8595
8596 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8597 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8598 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8599 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8600 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8601
8602 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8604
8605 Syntax:
8606 """""""
8607
8608 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8609 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8610 support all bit widths or vector types, however.
8611
8612 ::
8613
8614       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8615       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8616       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8617       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8618       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8619       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8620
8621 Overview:
8622 """""""""
8623
8624 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8625 trailing zeros.
8626
8627 Arguments:
8628 """"""""""
8629
8630 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8631 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8632 type must match the first argument type.
8633
8634 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8635 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8636 defined result. Historically some architectures did not provide a
8637 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8638 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8639
8640 Semantics:
8641 """"""""""
8642
8643 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8644 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8645 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8646 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8647 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8648
8649 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8650 -----------------------------------
8651
8652 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8653
8654 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8656
8657 Syntax:
8658 """""""
8659
8660 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8661 on any integer bit width.
8662
8663 ::
8664
8665       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8666       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8667       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8668
8669 Overview:
8670 """""""""
8671
8672 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8673 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8674 occurred during the signed summation.
8675
8676 Arguments:
8677 """"""""""
8678
8679 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8680 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8681 bit width. The second element of the result structure must be of type
8682 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8683 addition.
8684
8685 Semantics:
8686 """"""""""
8687
8688 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8689 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8690 first element of which is the signed summation, and the second element
8691 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8692 overflow.
8693
8694 Examples:
8695 """""""""
8696
8697 .. code-block:: llvm
8698
8699       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8700       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8701       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8702       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8703
8704 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8706
8707 Syntax:
8708 """""""
8709
8710 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8711 on any integer bit width.
8712
8713 ::
8714
8715       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8716       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8717       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8718
8719 Overview:
8720 """""""""
8721
8722 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8723 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8724 occurred during the unsigned summation.
8725
8726 Arguments:
8727 """"""""""
8728
8729 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8730 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8731 bit width. The second element of the result structure must be of type
8732 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8733 addition.
8734
8735 Semantics:
8736 """"""""""
8737
8738 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8739 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8740 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8741 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8742
8743 Examples:
8744 """""""""
8745
8746 .. code-block:: llvm
8747
8748       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8749       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8750       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8751       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8752
8753 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8755
8756 Syntax:
8757 """""""
8758
8759 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8760 on any integer bit width.
8761
8762 ::
8763
8764       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8765       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8766       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8767
8768 Overview:
8769 """""""""
8770
8771 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8772 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8773 overflow occurred during the signed subtraction.
8774
8775 Arguments:
8776 """"""""""
8777
8778 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8779 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8780 bit width. The second element of the result structure must be of type
8781 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8782 subtraction.
8783
8784 Semantics:
8785 """"""""""
8786
8787 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8788 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8789 first element of which is the subtraction, and the second element of
8790 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8791 overflow.
8792
8793 Examples:
8794 """""""""
8795
8796 .. code-block:: llvm
8797
8798       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8799       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8800       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8801       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8802
8803 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8805
8806 Syntax:
8807 """""""
8808
8809 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8810 on any integer bit width.
8811
8812 ::
8813
8814       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8815       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8816       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8817
8818 Overview:
8819 """""""""
8820
8821 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8822 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8823 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8824
8825 Arguments:
8826 """"""""""
8827
8828 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8829 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8830 bit width. The second element of the result structure must be of type
8831 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8832 subtraction.
8833
8834 Semantics:
8835 """"""""""
8836
8837 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8838 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8839 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8840 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8841 overflow.
8842
8843 Examples:
8844 """""""""
8845
8846 .. code-block:: llvm
8847
8848       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8849       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8850       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8851       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8852
8853 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8855
8856 Syntax:
8857 """""""
8858
8859 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8860 on any integer bit width.
8861
8862 ::
8863
8864       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8865       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8866       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8867
8868 Overview:
8869 """""""""
8870
8871 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8872 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8873 overflow occurred during the signed multiplication.
8874
8875 Arguments:
8876 """"""""""
8877
8878 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8879 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8880 bit width. The second element of the result structure must be of type
8881 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8882 multiplication.
8883
8884 Semantics:
8885 """"""""""
8886
8887 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8888 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8889 the first element of which is the multiplication, and the second element
8890 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8891 overflow.
8892
8893 Examples:
8894 """""""""
8895
8896 .. code-block:: llvm
8897
8898       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8899       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8900       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8901       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8902
8903 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8905
8906 Syntax:
8907 """""""
8908
8909 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8910 on any integer bit width.
8911
8912 ::
8913
8914       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8915       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8916       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8917
8918 Overview:
8919 """""""""
8920
8921 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8922 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8923 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8924
8925 Arguments:
8926 """"""""""
8927
8928 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8929 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8930 bit width. The second element of the result structure must be of type
8931 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8932 multiplication.
8933
8934 Semantics:
8935 """"""""""
8936
8937 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8938 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8939 the first element of which is the multiplication, and the second
8940 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8941 resulted in an overflow.
8942
8943 Examples:
8944 """""""""
8945
8946 .. code-block:: llvm
8947
8948       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8949       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8950       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8951       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8952
8953 Specialised Arithmetic Intrinsics
8954 ---------------------------------
8955
8956 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8958
8959 Syntax:
8960 """""""
8961
8962 ::
8963
8964       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8965       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8966
8967 Overview:
8968 """""""""
8969
8970 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8971 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8972 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8973 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8974 and add instructions.
8975
8976 Arguments:
8977 """"""""""
8978
8979 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8980 multiplicands, a and b, and an addend c.
8981
8982 Semantics:
8983 """"""""""
8984
8985 The expression:
8986
8987 ::
8988
8989       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8990
8991 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8992 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8993 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8994 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8995 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8996 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8997
8998 Examples:
8999 """""""""
9000
9001 .. code-block:: llvm
9002
9003       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9004
9005 Half Precision Floating Point Intrinsics
9006 ----------------------------------------
9007
9008 For most target platforms, half precision floating point is a
9009 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9010 but does not support computation in the format.
9011
9012 This means that code must first load the half-precision floating point
9013 value as an i16, then convert it to float with
9014 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9015 then be performed on the float value (including extending to double
9016 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9017 if needed, then converted to i16 with
9018 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9019 i16 value.
9020
9021 .. _int_convert_to_fp16:
9022
9023 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9025
9026 Syntax:
9027 """""""
9028
9029 ::
9030
9031       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9032       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9033
9034 Overview:
9035 """""""""
9036
9037 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9038 conventional floating point type to half precision floating point format.
9039
9040 Arguments:
9041 """"""""""
9042
9043 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9044 converted.
9045
9046 Semantics:
9047 """"""""""
9048
9049 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9050 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9051 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9052
9053 Examples:
9054 """""""""
9055
9056 .. code-block:: llvm
9057
9058       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9059       store i16 %res, i16* @x, align 2
9060
9061 .. _int_convert_from_fp16:
9062
9063 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9065
9066 Syntax:
9067 """""""
9068
9069 ::
9070
9071       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9072       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9073
9074 Overview:
9075 """""""""
9076
9077 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9078 conversion from half precision floating point format to single precision
9079 floating point format.
9080
9081 Arguments:
9082 """"""""""
9083
9084 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9085 converted.
9086
9087 Semantics:
9088 """"""""""
9089
9090 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9091 conversion from half single precision floating point format to single
9092 precision floating point format. The input half-float value is
9093 represented by an ``i16`` value.
9094
9095 Examples:
9096 """""""""
9097
9098 .. code-block:: llvm
9099
9100       %a = load i16* @x, align 2
9101       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9102
9103 Debugger Intrinsics
9104 -------------------
9105
9106 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9107 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9108 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9109 document.
9110
9111 Exception Handling Intrinsics
9112 -----------------------------
9113
9114 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9115 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9116 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9117
9118 .. _int_trampoline:
9119
9120 Trampoline Intrinsics
9121 ---------------------
9122
9123 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9124 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9125 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9126 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9127 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9128 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9129 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9130 extension.
9131
9132 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9133 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9134 It can be created as follows:
9135
9136 .. code-block:: llvm
9137
9138       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9139       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9140       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9141       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9142       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9143
9144 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9145 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9146
9147 .. _int_it:
9148
9149 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9151
9152 Syntax:
9153 """""""
9154
9155 ::
9156
9157       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9158
9159 Overview:
9160 """""""""
9161
9162 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9163 turning it into a trampoline.
9164
9165 Arguments:
9166 """"""""""
9167
9168 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9169 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9170 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9171 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9172 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9173 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9174 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9175 bitcast to an ``i8*``.
9176
9177 Semantics:
9178 """"""""""
9179
9180 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9181 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9182 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9183 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9184 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9185 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9186 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9187 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9188 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9189 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9190 modified, then the effect of any later call to the returned function
9191 pointer is undefined.
9192
9193 .. _int_at:
9194
9195 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9197
9198 Syntax:
9199 """""""
9200
9201 ::
9202
9203       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9204
9205 Overview:
9206 """""""""
9207
9208 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9209 a trampoline (passed as ``tramp``).
9210
9211 Arguments:
9212 """"""""""
9213
9214 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9215 code filled in by a previous call to
9216 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9217
9218 Semantics:
9219 """"""""""
9220
9221 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9222 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9223 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9224 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9225 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9226
9227 Memory Use Markers
9228 ------------------
9229
9230 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9231 memory objects and ranges where variables are immutable.
9232
9233 .. _int_lifestart:
9234
9235 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9237
9238 Syntax:
9239 """""""
9240
9241 ::
9242
9243       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9244
9245 Overview:
9246 """""""""
9247
9248 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9249 object's lifetime.
9250
9251 Arguments:
9252 """"""""""
9253
9254 The first argument is a constant integer representing the size of the
9255 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9256 to the object.
9257
9258 Semantics:
9259 """"""""""
9260
9261 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9262 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9263 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9264 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9265
9266 .. _int_lifeend:
9267
9268 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9270
9271 Syntax:
9272 """""""
9273
9274 ::
9275
9276       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9277
9278 Overview:
9279 """""""""
9280
9281 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9282 object's lifetime.
9283
9284 Arguments:
9285 """"""""""
9286
9287 The first argument is a constant integer representing the size of the
9288 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9289 to the object.
9290
9291 Semantics:
9292 """"""""""
9293
9294 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9295 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9296 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9297 object following this intrinsic may be removed as dead.
9298
9299 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9301
9302 Syntax:
9303 """""""
9304
9305 ::
9306
9307       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9308
9309 Overview:
9310 """""""""
9311
9312 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9313 a memory object will not change.
9314
9315 Arguments:
9316 """"""""""
9317
9318 The first argument is a constant integer representing the size of the
9319 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9320 to the object.
9321
9322 Semantics:
9323 """"""""""
9324
9325 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9326 the return value, the referenced memory location is constant and
9327 unchanging.
9328
9329 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9331
9332 Syntax:
9333 """""""
9334
9335 ::
9336
9337       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9338
9339 Overview:
9340 """""""""
9341
9342 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9343 memory object are mutable.
9344
9345 Arguments:
9346 """"""""""
9347
9348 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9349 The second argument is a constant integer representing the size of the
9350 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9351 pointer to the object.
9352
9353 Semantics:
9354 """"""""""
9355
9356 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9357
9358 General Intrinsics
9359 ------------------
9360
9361 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9362 purpose.
9363
9364 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9366
9367 Syntax:
9368 """""""
9369
9370 ::
9371
9372       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9373
9374 Overview:
9375 """""""""
9376
9377 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9378
9379 Arguments:
9380 """"""""""
9381
9382 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9383 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9384 source file name, and the last argument is the line number.
9385
9386 Semantics:
9387 """"""""""
9388
9389 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9390 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9391 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9392 ignored by code generation and optimization.
9393
9394 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9396
9397 Syntax:
9398 """""""
9399
9400 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9401 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9402 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9403 '``0``'.
9404
9405 ::
9406
9407       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9408       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9409       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9410       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9411       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9412
9413 Overview:
9414 """""""""
9415
9416 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9417
9418 Arguments:
9419 """"""""""
9420
9421 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9422 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9423 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9424 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9425
9426 Semantics:
9427 """"""""""
9428
9429 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9430 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9431 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9432 generation and optimization.
9433
9434 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9436
9437 Syntax:
9438 """""""
9439
9440 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9441 any integer bit width.
9442
9443 ::
9444
9445       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9446       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9447       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9448       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9449       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9450
9451 Overview:
9452 """""""""
9453
9454 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9455
9456 Arguments:
9457 """"""""""
9458
9459 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9460 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9461 global string which is the source file name, and the last argument is
9462 the line number. It returns the value of the first argument.
9463
9464 Semantics:
9465 """"""""""
9466
9467 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9468 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9469 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9470 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9471
9472 '``llvm.trap``' Intrinsic
9473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9474
9475 Syntax:
9476 """""""
9477
9478 ::
9479
9480       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9481
9482 Overview:
9483 """""""""
9484
9485 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9486
9487 Arguments:
9488 """"""""""
9489
9490 None.
9491
9492 Semantics:
9493 """"""""""
9494
9495 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9496 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9497 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9498
9499 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9501
9502 Syntax:
9503 """""""
9504
9505 ::
9506
9507       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9508
9509 Overview:
9510 """""""""
9511
9512 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9513
9514 Arguments:
9515 """"""""""
9516
9517 None.
9518
9519 Semantics:
9520 """"""""""
9521
9522 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9523 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9524 debugger.
9525
9526 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9528
9529 Syntax:
9530 """""""
9531
9532 ::
9533
9534       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9535
9536 Overview:
9537 """""""""
9538
9539 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9540 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9541 is placed on the stack before local variables.
9542
9543 Arguments:
9544 """"""""""
9545
9546 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9547 The first argument is the value loaded from the stack guard
9548 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9549 enough space to hold the value of the guard.
9550
9551 Semantics:
9552 """"""""""
9553
9554 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9555 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9556 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9557 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9558 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9559 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9560 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9561
9562 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9564
9565 Syntax:
9566 """""""
9567
9568 ::
9569
9570       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9571
9572 Overview:
9573 """""""""
9574
9575 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9576 created stack protector and if they are not equal calls the
9577 ``__stack_chk_fail()`` function.
9578
9579 Arguments:
9580 """"""""""
9581
9582 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9583 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9584
9585 Semantics:
9586 """"""""""
9587
9588 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9589 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9590 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9591
9592 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9593 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9594 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9595 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9596 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9597 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9598 codegen after the tail call decision has occurred.
9599
9600 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9602
9603 Syntax:
9604 """""""
9605
9606 ::
9607
9608       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9609       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9610
9611 Overview:
9612 """""""""
9613
9614 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9615 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9616 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9617 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9618 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9619 other object.
9620
9621 Arguments:
9622 """"""""""
9623
9624 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9625 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9626 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9627 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9628 only accepts constants.
9629
9630 Semantics:
9631 """"""""""
9632
9633 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9634 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9635 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9636 on the ``min`` argument).
9637
9638 '``llvm.expect``' Intrinsic
9639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9640
9641 Syntax:
9642 """""""
9643
9644 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9645 integer bit width.
9646
9647 ::
9648
9649       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9650       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9651       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9652
9653 Overview:
9654 """""""""
9655
9656 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9657 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9658
9659 Arguments:
9660 """"""""""
9661
9662 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9663 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9664 constant value, variables are not allowed.
9665
9666 Semantics:
9667 """"""""""
9668
9669 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9670
9671 '``llvm.assume``' Intrinsic
9672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9673
9674 Syntax:
9675 """""""
9676
9677 ::
9678
9679       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9680
9681 Overview:
9682 """""""""
9683
9684 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9685 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9686 of the code.
9687
9688 Arguments:
9689 """"""""""
9690
9691 The condition which the optimizer may assume is always true.
9692
9693 Semantics:
9694 """"""""""
9695
9696 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9697 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9698 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9699 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9700 violated during execution, the behavior is undefined.
9701
9702 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9703 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9704 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9705 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9706 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9707 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9708 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9709 optimizer.
9710
9711 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9713
9714 Syntax:
9715 """""""
9716
9717 ::
9718
9719       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9720
9721 Overview:
9722 """""""""
9723
9724 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
9725 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
9726 with an invoke instruction.
9727
9728 Arguments:
9729 """"""""""
9730
9731 None.
9732
9733 Semantics:
9734 """"""""""
9735
9736 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9737 by codegen.
9738
9739 Stack Map Intrinsics
9740 --------------------
9741
9742 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9743 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9744 are described in :doc:`StackMaps`.