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