DebugInfo: Remove 'inlinedAt:' field from MDLocalVariable
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`, an opening
639 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
640
641 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
642 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
643 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
644 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
645 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
646 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
647 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
648 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
649 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
650
651 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
652 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
653 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
654 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
655 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
656 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
657 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
658 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
659 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
660
661 The first basic block in a function is special in two ways: it is
662 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
663 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
664 the entry block of a function). Because the block can have no
665 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
666
667 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
668 target supports it, it will emit functions to the section specified.
669 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
670
671 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
672 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
673 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
674 is specified, the function is forced to have at least that much
675 alignment. All alignments must be a power of 2.
676
677 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
678 be significant and two identical functions can be merged.
679
680 Syntax::
681
682     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
683            [cconv] [ret attrs]
684            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
685            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
686            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant] { ... }
687
688 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
689 argument is of the following form
690
691 Syntax::
692
693    <type> [parameter Attrs] [name]
694
695
696 .. _langref_aliases:
697
698 Aliases
699 -------
700
701 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
702 are just a new symbol and metadata for an existing position.
703
704 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
705 constant expression.
706
707 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
708 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
709 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
710
711 Syntax::
712
713     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
714
715 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
716 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
717 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
718
719 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
720 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
721 to the same content.
722
723 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
724 some can only be checked when producing an object file:
725
726 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
727   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
728
729 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
730   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
731   object file.
732
733 * No global value in the expression can be a declaration, since that
734   would require a relocation, which is not possible.
735
736 .. _langref_comdats:
737
738 Comdats
739 -------
740
741 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
742
743 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
744 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
745 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
746 aliasee computes to, if any.
747
748 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
749 choose between keys in two different object files.
750
751 Syntax::
752
753     $<Name> = comdat SelectionKind
754
755 The selection kind must be one of the following:
756
757 ``any``
758     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
759 ``exactmatch``
760     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
761     same data.
762 ``largest``
763     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
764 ``noduplicates``
765     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
766 ``samesize``
767     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
768     same amount of data.
769
770 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
771 ``any`` as a selection kind.
772
773 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
774 the COMDAT key's section is the largest:
775
776 .. code-block:: llvm
777
778    $foo = comdat largest
779    @foo = global i32 2, comdat($foo)
780
781    define void @bar() comdat($foo) {
782      ret void
783    }
784
785 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
786 the global name:
787
788 .. code-block:: llvm
789
790   $foo = comdat any
791   @foo = global i32 2, comdat
792
793
794 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
795 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
796 and another COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
798 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
799
800 There are some restrictions on the properties of the global object.
801 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
802 targeting COFF.
803 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
804 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
805 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
806 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
807 if a collision occurs in the symbol table.
808
809 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
810 For example:
811
812 .. code-block:: llvm
813
814    $foo = comdat any
815    $bar = comdat any
816    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
817    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
818
819 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
820 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
821 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
822 sections.
823
824 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
825 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
826 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
827
828 .. _namedmetadatastructure:
829
830 Named Metadata
831 --------------
832
833 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
834 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
835 operands for a named metadata.
836
837 Syntax::
838
839     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
840     !0 = !{!"zero"}
841     !1 = !{!"one"}
842     !2 = !{!"two"}
843     ; A named metadata.
844     !name = !{!0, !1, !2}
845
846 .. _paramattrs:
847
848 Parameter Attributes
849 --------------------
850
851 The return type and each parameter of a function type may have a set of
852 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
853 used to communicate additional information about the result or
854 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
855 of the function, not of the function type, so functions with different
856 parameter attributes can have the same function type.
857
858 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
859 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
860 For example:
861
862 .. code-block:: llvm
863
864     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
865     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
866     declare signext i8 @returns_signed_char()
867
868 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
869 ``readonly``) come immediately after the argument list.
870
871 Currently, only the following parameter attributes are defined:
872
873 ``zeroext``
874     This indicates to the code generator that the parameter or return
875     value should be zero-extended to the extent required by the target's
876     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
877     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
878 ``signext``
879     This indicates to the code generator that the parameter or return
880     value should be sign-extended to the extent required by the target's
881     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
882     the callee (for a return value).
883 ``inreg``
884     This indicates that this parameter or return value should be treated
885     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
886     a function call or return (usually, by putting it in a register as
887     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
888     two different kinds of registers). Use of this attribute is
889     target-specific.
890 ``byval``
891     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
892     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
893     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
894     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
895     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
896     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
897     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
898     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
899     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
900     values.
901
902     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
903     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
904     form and the known alignment of the pointer specified to the call
905     site. If the alignment is not specified, then the code generator
906     makes a target-specific assumption.
907
908 .. _attr_inalloca:
909
910 ``inalloca``
911
912     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
913     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
914     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
915     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
916     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
917     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
918
919     An argument allocation may be used by a call at most once because
920     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
921     used in conjunction with other attributes that affect argument
922     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
923     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
924     large aggregate return values, which means that frontend authors
925     must lower them with ``sret`` pointers.
926
927     When the call site is reached, the argument allocation must have
928     been the most recent stack allocation that is still live, or the
929     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
930     space after an argument allocation and before its call site, but it
931     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
932     <int_stackrestore>`.
933
934     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
935     attribute.
936
937 ``sret``
938     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
939     structure that is the return value of the function in the source
940     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
941     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
942     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
943     the first parameter. This is not a valid attribute for return
944     values.
945
946 ``align <n>``
947     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
948     have the specified alignment.
949
950     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
951     ``byval`` attribute.
952
953 .. _noalias:
954
955 ``noalias``
956     This indicates that objects accessed via pointer values
957     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
958     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
959     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
960     also has additional semantics described below. The caller shares the
961     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
962     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
963     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
964
965     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
966     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
967
968     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
969     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
970     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
971     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
972     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
973     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
974     storage for any other object accessible to the caller.
975
976 ``nocapture``
977     This indicates that the callee does not make any copies of the
978     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
979     attribute for return values.
980
981 .. _nest:
982
983 ``nest``
984     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
985     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
986     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
987
988 ``returned``
989     This indicates that the function always returns the argument as its return
990     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
991     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
992     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
993     the callee. The parameter and the function return type must be valid
994     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
995     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``nonnull``
998     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
999     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1000     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1001     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1002     is non-null.
1003
1004 ``dereferenceable(<n>)``
1005     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1006     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1007     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1008     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1009     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1010     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1011     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1012     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1013     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1014
1015 .. _gc:
1016
1017 Garbage Collector Strategy Names
1018 --------------------------------
1019
1020 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1021 string:
1022
1023 .. code-block:: llvm
1024
1025     define void @f() gc "name" { ... }
1026
1027 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1028 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1029 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1030 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1031 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1032 which can interoperate with a collector provided externally.
1033
1034 .. _prefixdata:
1035
1036 Prefix Data
1037 -----------
1038
1039 Prefix data is data associated with a function which the code
1040 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1041 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1042 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1043 available through the function pointer while still allowing the
1044 function pointer to be called.
1045
1046 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1047 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1048 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1049 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1050 with a single ``i32``,
1051
1052 .. code-block:: llvm
1053
1054     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1055
1056 The prefix data can be referenced as,
1057
1058 .. code-block:: llvm
1059
1060     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1061     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1062     %b = load i32, i32* %a
1063
1064 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1065 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1066 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1067 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1068 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1069 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1070 data.
1071
1072 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1073 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1074 optimizers but will not be emitted in the object file.
1075
1076 .. _prologuedata:
1077
1078 Prologue Data
1079 -------------
1080
1081 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1082 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1083 function hot-patching and instrumentation.
1084
1085 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1086 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1087 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1088 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1089 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1090 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1091 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1092 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1093
1094 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1095 which encodes the ``nop`` instruction:
1096
1097 .. code-block:: llvm
1098
1099     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1100
1101 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1102 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1103 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1104
1105 .. code-block:: llvm
1106
1107     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1108
1109     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1110
1111 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1112 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1113 optimizers but will not be emitted in the object file.
1114
1115 .. _attrgrp:
1116
1117 Attribute Groups
1118 ----------------
1119
1120 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1121 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1122 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1123 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1124 group will capture the important command line flags used to build that file.
1125
1126 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1127 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1128 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1129 different groups are merged.
1130
1131 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1132 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1133
1134 .. code-block:: llvm
1135
1136    ; Target-independent attributes:
1137    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1138
1139    ; Target-dependent attributes:
1140    attributes #1 = { "no-sse" }
1141
1142    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1143    define void @f() #0 #1 { ... }
1144
1145 .. _fnattrs:
1146
1147 Function Attributes
1148 -------------------
1149
1150 Function attributes are set to communicate additional information about
1151 a function. Function attributes are considered to be part of the
1152 function, not of the function type, so functions with different function
1153 attributes can have the same function type.
1154
1155 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1156 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1157 example:
1158
1159 .. code-block:: llvm
1160
1161     define void @f() noinline { ... }
1162     define void @f() alwaysinline { ... }
1163     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1164     define void @f() optsize { ... }
1165
1166 ``alignstack(<n>)``
1167     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1168     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1169     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1170     parentheses.
1171 ``alwaysinline``
1172     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1173     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1174     inlining size threshold for this caller.
1175 ``builtin``
1176     This indicates that the callee function at a call site should be
1177     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1178     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1179     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1180     attribute.
1181 ``cold``
1182     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1183     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1184     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1185     weight.
1186 ``inlinehint``
1187     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1188     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1189     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1190     inliner.
1191 ``jumptable``
1192     This attribute indicates that the function should be added to a
1193     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1194     references to this function should be replaced with a reference to the
1195     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1196     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1197     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1198     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1199 ``minsize``
1200     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1201     passes make choices that keep the code size of this function as small
1202     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1203     performance in order to minimize the size of the generated code.
1204 ``naked``
1205     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1206     function. This can have very system-specific consequences.
1207 ``nobuiltin``
1208     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1209     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1210     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1211     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1212     and on function declarations and definitions.
1213 ``noduplicate``
1214     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1215     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1216     within its parent function, but may not be duplicated within
1217     its parent function.
1218
1219     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1220     be an inlining candidate, provided that the call is not
1221     duplicated by inlining. That implies that the function has
1222     internal linkage and only has one call site, so the original
1223     call is dead after inlining.
1224 ``noimplicitfloat``
1225     This attributes disables implicit floating point instructions.
1226 ``noinline``
1227     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1228     function in any situation. This attribute may not be used together
1229     with the ``alwaysinline`` attribute.
1230 ``nonlazybind``
1231     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1232     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1233     startup time if the function is not called during program startup.
1234 ``noredzone``
1235     This attribute indicates that the code generator should not use a
1236     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1237 ``noreturn``
1238     This function attribute indicates that the function never returns
1239     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1240     function ever does dynamically return.
1241 ``nounwind``
1242     This function attribute indicates that the function never raises an
1243     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1244     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1245     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1246     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1247     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1248 ``optnone``
1249     This function attribute indicates that the function is not optimized
1250     by any optimization or code generator passes with the
1251     exception of interprocedural optimization passes.
1252     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1253     attribute; this attribute is also incompatible
1254     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1255
1256     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1257     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1258     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1259     candidates for inlining into the body of this function.
1260 ``optsize``
1261     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1262     passes make choices that keep the code size of this function low,
1263     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1264     long as they do not significantly impact runtime performance.
1265 ``readnone``
1266     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1267     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1268     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1269     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1270     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1271     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1272     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1273     the ``C++`` exception throwing methods.
1274
1275     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1276     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1277     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1278 ``readonly``
1279     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1280     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1281     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1282     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1283     state that may be set in the caller. A readonly function always
1284     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1285     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1286     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1287     methods.
1288
1289     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1290     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1291     the pointer points to.
1292 ``returns_twice``
1293     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1294     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1295     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1296     functions.
1297 ``sanitize_address``
1298     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1299     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1300 ``sanitize_memory``
1301     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1302     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1303 ``sanitize_thread``
1304     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1305     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1306 ``ssp``
1307     This attribute indicates that the function should emit a stack
1308     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1309     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1310     return from the function to see if it has been overwritten. A
1311     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1312     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1313
1314     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1315     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1316     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1317       ``ssp-buffer-size``.
1318
1319     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1320     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1321
1322     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1323     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1324     function will have an ``ssp`` attribute.
1325 ``sspreq``
1326     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1327     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1328     attribute.
1329
1330     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1331     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1332     The specific layout rules are:
1333
1334     #. Large arrays and structures containing large arrays
1335        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1336     #. Small arrays and structures containing small arrays
1337        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1338     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1339        protector.
1340
1341     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1342     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1343     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1344     an ``sspreq`` attribute.
1345 ``sspstrong``
1346     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1347     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1348     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1349     will enable protectors for functions with:
1350
1351     - Arrays of any size and type
1352     - Aggregates containing an array of any size and type.
1353     - Calls to alloca().
1354     - Local variables that have had their address taken.
1355
1356     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1357     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1358     The specific layout rules are:
1359
1360     #. Large arrays and structures containing large arrays
1361        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1362     #. Small arrays and structures containing small arrays
1363        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1364     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1365        protector.
1366
1367     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1368
1369     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1370     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1371     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1372 ``"thunk"``
1373     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1374     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1375     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1376     match the thunk target prototype.
1377 ``uwtable``
1378     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1379     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1380     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1381     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1382     units.
1383
1384 .. _moduleasm:
1385
1386 Module-Level Inline Assembly
1387 ----------------------------
1388
1389 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1390 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1391 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1392 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1393
1394 .. code-block:: llvm
1395
1396     module asm "inline asm code goes here"
1397     module asm "more can go here"
1398
1399 The strings can contain any character by escaping non-printable
1400 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1401 two digit hex code for the number.
1402
1403 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1404 assembly code is generated.
1405
1406 .. _langref_datalayout:
1407
1408 Data Layout
1409 -----------
1410
1411 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1412 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1413 simply:
1414
1415 .. code-block:: llvm
1416
1417     target datalayout = "layout specification"
1418
1419 The *layout specification* consists of a list of specifications
1420 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1421 with a letter and may include other information after the letter to
1422 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1423 as follows:
1424
1425 ``E``
1426     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1427     the bits with the most significance have the lowest address
1428     location.
1429 ``e``
1430     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1431     is, the bits with the least significance have the lowest address
1432     location.
1433 ``S<size>``
1434     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1435     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1436     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1437     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1438     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1439     alignment promotions.
1440 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1441     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1442     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1443     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1444     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1445     in the range [1,2^23).
1446 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1447     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1448     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1449 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1450     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1451     ``<size>``.
1452 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1453     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1454     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1455     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1456     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1457     targets.
1458 ``a:<abi>:<pref>``
1459     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1460 ``m:<mangling>``
1461     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1462     options are
1463
1464     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1465     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1466     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1467       symbols get a ``_`` prefix.
1468     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1469       functions also get a suffix based on the frame size.
1470 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1471     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1472     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1473     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1474     this set are considered to support most general arithmetic operations
1475     efficiently.
1476
1477 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1478 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1479 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1480
1481 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1482 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1483 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1484 specifications are given in this list:
1485
1486 -  ``E`` - big endian
1487 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1488 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1489    same as the default address space.
1490 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1491 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1492 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1493 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1494 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1495 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1496    alignment of 64-bits
1497 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1498 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1499 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1500 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1501 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1502 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1503 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1504
1505 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1506 following rules:
1507
1508 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1509    that specification is used.
1510 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1511    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1512    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1513    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1514    given the default specifications above, the i7 type will use the
1515    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1516    alignment of i64 (largest specified).
1517 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1518    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1519    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1520    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1521
1522 The function of the data layout string may not be what you expect.
1523 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1524 the code generator should use.
1525
1526 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1527 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1528 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1529 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1530 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1531 don't specify the string, the default specifications will be used to
1532 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1533 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1534 these default specifications.
1535
1536 .. _langref_triple:
1537
1538 Target Triple
1539 -------------
1540
1541 A module may specify a target triple string that describes the target
1542 host. The syntax for the target triple is simply:
1543
1544 .. code-block:: llvm
1545
1546     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1547
1548 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1549 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1550
1551 ::
1552
1553     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1554     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1555
1556 This information is passed along to the backend so that it generates
1557 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1558 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1559
1560 .. _pointeraliasing:
1561
1562 Pointer Aliasing Rules
1563 ----------------------
1564
1565 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1566 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1567 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1568 to the following rules:
1569
1570 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1571    value it is *based* on.
1572 -  An address of a global variable is associated with the address range
1573    of the variable's storage.
1574 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1575    address range of the allocated storage.
1576 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1577    address.
1578 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1579    a function not defined within LLVM may be associated with address
1580    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1581    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1582    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1583
1584 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1585 following rules:
1586
1587 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1588    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1589 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1590    ``bitcast``.
1591 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1592    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1593    the pointer's value.
1594 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1595
1596 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1597 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1598
1599 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1600 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1601 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1602 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1603 alignment of the store.
1604
1605 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1606 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1607 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1608 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1609 alias analysis.
1610
1611 .. _volatile:
1612
1613 Volatile Memory Accesses
1614 ------------------------
1615
1616 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1617 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1618 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1619 volatile operations or change their order of execution relative to other
1620 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1621 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1622 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1623
1624 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1625 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1626 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1627 target-legal volatile load/store instructions.
1628
1629 .. admonition:: Rationale
1630
1631  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1632  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1633  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1634  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1635  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1636  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1637  do not violate the frontend's contract with the language.
1638
1639 .. _memmodel:
1640
1641 Memory Model for Concurrent Operations
1642 --------------------------------------
1643
1644 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1645 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1646 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1647 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1648
1649 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1650
1651 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1652 that
1653
1654 -  Is a superset of single-thread program order, and
1655 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1656    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1657    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1658    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1659    Constraints <ordering>`).
1660
1661 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1662 between a thread and signals executing inside that thread.
1663
1664 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1665 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1666 (defined) write operations (store instructions, atomic
1667 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1668 section, initialized globals are considered to have a write of the
1669 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1670 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1671 may see any write to the same byte, except:
1672
1673 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1674    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1675    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1676 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1677    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1678
1679 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1680
1681 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1682    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1683    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1684    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1685    synchronization.)
1686 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1687    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1688 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1689    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1690 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1691    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1692    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1693    constraints on how the choice is made.
1694 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1695
1696 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1697 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1698 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1699 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1700 than one instruction to read the series of bytes.
1701
1702 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1703 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1704 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1705 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1706 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1707 from an address, introducing a store can change a load that may see
1708 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1709
1710 .. _ordering:
1711
1712 Atomic Memory Ordering Constraints
1713 ----------------------------------
1714
1715 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1716 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1717 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1718 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1719 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1720 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1721 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1722 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1723 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1724 differently since they don't take an address. See that instruction's
1725 documentation for details.
1726
1727 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1728 :doc:`Atomics`.
1729
1730 ``unordered``
1731     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1732     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1733     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1734     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1735     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1736     to make them atomic in any interesting way.
1737 ``monotonic``
1738     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1739     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1740     address. All modification orders must be compatible with the
1741     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1742     orders can be combined to a global total order for the whole program
1743     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1744     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1745     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1746     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1747     happens before another atomic read of the same address, the later
1748     read must see the same value or a later value in the address's
1749     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1750     stronger) operations on the same address. If an address is written
1751     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1752     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1753     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1754     ``memory_order_relaxed``.
1755 ``acquire``
1756     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1757     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1758     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1759 ``release``
1760     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1761     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1762     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1763     complete description; see the C++0x definition of a release
1764     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1765     ``memory_order_release``.
1766 ``acq_rel`` (acquire+release)
1767     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1768     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1769 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1770     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1771     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1772     writes), there is a global total order on all
1773     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1774     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1775     modification orders of all the affected addresses. Each
1776     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1777     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1778     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1779
1780 .. _singlethread:
1781
1782 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1783 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1784 other operations running in the same thread (for example, in signal
1785 handlers).
1786
1787 .. _fastmath:
1788
1789 Fast-Math Flags
1790 ---------------
1791
1792 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1793 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1794 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1795 otherwise unsafe floating point operations
1796
1797 ``nnan``
1798    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1799    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1800    NaNs, but the value of the result is undefined.
1801
1802 ``ninf``
1803    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1804    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1805    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1806
1807 ``nsz``
1808    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1809    argument or result as insignificant.
1810
1811 ``arcp``
1812    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1813    argument rather than perform division.
1814
1815 ``fast``
1816    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1817    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1818    flag implies all the others.
1819
1820 .. _uselistorder:
1821
1822 Use-list Order Directives
1823 -------------------------
1824
1825 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1826 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1827 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1828 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1829
1830 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1831 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1832 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1833
1834 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1835 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1836 function's scope.
1837
1838 :Syntax:
1839
1840 ::
1841
1842     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1843     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1844
1845 :Examples:
1846
1847 ::
1848
1849     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1850     entry:
1851       ; ... instructions ...
1852     bb:
1853       ; ... instructions ...
1854
1855       ; At function scope.
1856       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1857       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1858     }
1859
1860     ; At global scope.
1861     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1862     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1863     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1864     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1865
1866 .. _typesystem:
1867
1868 Type System
1869 ===========
1870
1871 The LLVM type system is one of the most important features of the
1872 intermediate representation. Being typed enables a number of
1873 optimizations to be performed on the intermediate representation
1874 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1875 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1876 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1877 not feasible to perform on normal three address code representations.
1878
1879 .. _t_void:
1880
1881 Void Type
1882 ---------
1883
1884 :Overview:
1885
1886
1887 The void type does not represent any value and has no size.
1888
1889 :Syntax:
1890
1891
1892 ::
1893
1894       void
1895
1896
1897 .. _t_function:
1898
1899 Function Type
1900 -------------
1901
1902 :Overview:
1903
1904
1905 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1906 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1907 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1908 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1909
1910 :Syntax:
1911
1912 ::
1913
1914       <returntype> (<parameter list>)
1915
1916 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1917 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1918 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1919 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1920 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1921 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1922
1923 :Examples:
1924
1925 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1926 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1927 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1928 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1929 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1930 | ``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. |
1931 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1932 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1933 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1934
1935 .. _t_firstclass:
1936
1937 First Class Types
1938 -----------------
1939
1940 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1941 Values of these types are the only ones which can be produced by
1942 instructions.
1943
1944 .. _t_single_value:
1945
1946 Single Value Types
1947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1948
1949 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1950
1951 .. _t_integer:
1952
1953 Integer Type
1954 """"""""""""
1955
1956 :Overview:
1957
1958 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1959 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1960 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1961
1962 :Syntax:
1963
1964 ::
1965
1966       iN
1967
1968 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1969 value.
1970
1971 Examples:
1972 *********
1973
1974 +----------------+------------------------------------------------+
1975 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1976 +----------------+------------------------------------------------+
1977 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1978 +----------------+------------------------------------------------+
1979 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1980 +----------------+------------------------------------------------+
1981
1982 .. _t_floating:
1983
1984 Floating Point Types
1985 """"""""""""""""""""
1986
1987 .. list-table::
1988    :header-rows: 1
1989
1990    * - Type
1991      - Description
1992
1993    * - ``half``
1994      - 16-bit floating point value
1995
1996    * - ``float``
1997      - 32-bit floating point value
1998
1999    * - ``double``
2000      - 64-bit floating point value
2001
2002    * - ``fp128``
2003      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2004
2005    * - ``x86_fp80``
2006      -  80-bit floating point value (X87)
2007
2008    * - ``ppc_fp128``
2009      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2010
2011 X86_mmx Type
2012 """"""""""""
2013
2014 :Overview:
2015
2016 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2017 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2018 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2019 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2020 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2021 of this type.
2022
2023 :Syntax:
2024
2025 ::
2026
2027       x86_mmx
2028
2029
2030 .. _t_pointer:
2031
2032 Pointer Type
2033 """"""""""""
2034
2035 :Overview:
2036
2037 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2038 commonly used to reference objects in memory.
2039
2040 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2041 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2042 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2043 are target-specific.
2044
2045 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2046 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2047
2048 :Syntax:
2049
2050 ::
2051
2052       <type> *
2053
2054 :Examples:
2055
2056 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2057 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2058 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2059 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2060 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2061 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2062 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2063
2064 .. _t_vector:
2065
2066 Vector Type
2067 """""""""""
2068
2069 :Overview:
2070
2071 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2072 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2073 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2074 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2075 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2076
2077 :Syntax:
2078
2079 ::
2080
2081       < <# elements> x <elementtype> >
2082
2083 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2084 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2085 of size zero are not allowed.
2086
2087 :Examples:
2088
2089 +-------------------+--------------------------------------------------+
2090 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2091 +-------------------+--------------------------------------------------+
2092 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2093 +-------------------+--------------------------------------------------+
2094 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2095 +-------------------+--------------------------------------------------+
2096 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2097 +-------------------+--------------------------------------------------+
2098
2099 .. _t_label:
2100
2101 Label Type
2102 ^^^^^^^^^^
2103
2104 :Overview:
2105
2106 The label type represents code labels.
2107
2108 :Syntax:
2109
2110 ::
2111
2112       label
2113
2114 .. _t_metadata:
2115
2116 Metadata Type
2117 ^^^^^^^^^^^^^
2118
2119 :Overview:
2120
2121 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2122 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2123
2124 :Syntax:
2125
2126 ::
2127
2128       metadata
2129
2130 .. _t_aggregate:
2131
2132 Aggregate Types
2133 ^^^^^^^^^^^^^^^
2134
2135 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2136 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2137 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2138 aggregate types.
2139
2140 .. _t_array:
2141
2142 Array Type
2143 """"""""""
2144
2145 :Overview:
2146
2147 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2148 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2149 elements) and an underlying data type.
2150
2151 :Syntax:
2152
2153 ::
2154
2155       [<# elements> x <elementtype>]
2156
2157 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2158 be any type with a size.
2159
2160 :Examples:
2161
2162 +------------------+--------------------------------------+
2163 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2164 +------------------+--------------------------------------+
2165 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2166 +------------------+--------------------------------------+
2167 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2168 +------------------+--------------------------------------+
2169
2170 Here are some examples of multidimensional arrays:
2171
2172 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2173 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2174 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2175 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2176 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2177 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2178 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2179
2180 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2181 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2182 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2183 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2184 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2185 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2186 example.
2187
2188 .. _t_struct:
2189
2190 Structure Type
2191 """"""""""""""
2192
2193 :Overview:
2194
2195 The structure type is used to represent a collection of data members
2196 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2197 a size.
2198
2199 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2200 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2201 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2202 '``insertvalue``' instructions.
2203
2204 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2205 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2206 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2207 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2208 required to match what the underlying code generator expects.
2209
2210 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2211 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2212 identified types are always defined at the top level with a name.
2213 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2214 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2215 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2216
2217 :Syntax:
2218
2219 ::
2220
2221       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2222       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2223
2224 :Examples:
2225
2226 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2227 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2228 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2229 | ``{ 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``.  |
2230 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2231 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2232 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2233
2234 .. _t_opaque:
2235
2236 Opaque Structure Types
2237 """"""""""""""""""""""
2238
2239 :Overview:
2240
2241 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2242 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2243 notion of a forward declared structure.
2244
2245 :Syntax:
2246
2247 ::
2248
2249       %X = type opaque
2250       %52 = type opaque
2251
2252 :Examples:
2253
2254 +--------------+-------------------+
2255 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2256 +--------------+-------------------+
2257
2258 .. _constants:
2259
2260 Constants
2261 =========
2262
2263 LLVM has several different basic types of constants. This section
2264 describes them all and their syntax.
2265
2266 Simple Constants
2267 ----------------
2268
2269 **Boolean constants**
2270     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2271     of the ``i1`` type.
2272 **Integer constants**
2273     Standard integers (such as '4') are constants of the
2274     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2275     integer types.
2276 **Floating point constants**
2277     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2278     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2279     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2280     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2281     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2282     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2283     point <t_floating>` type.
2284 **Null pointer constants**
2285     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2286     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2287
2288 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2289 floating point constants. For example, the form
2290 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2291 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2292 constants are required (and the only time that they are generated by the
2293 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2294 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2295 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2296 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2297 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2298
2299 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2300 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2301 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2302 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2303 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2304 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2305 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2306 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2307 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2308 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2309 will only work if they match the long double format on your target.
2310 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2311 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2312 (sign bit at the left).
2313
2314 There are no constants of type x86_mmx.
2315
2316 .. _complexconstants:
2317
2318 Complex Constants
2319 -----------------
2320
2321 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2322 constants and smaller complex constants.
2323
2324 **Structure constants**
2325     Structure constants are represented with notation similar to
2326     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2327     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2328     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2329     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2330     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2331     must match those specified by the type.
2332 **Array constants**
2333     Array constants are represented with notation similar to array type
2334     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2335     square brackets (``[]``)). For example:
2336     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2337     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2338     match those specified by the type. As a special case, character array
2339     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2340     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2341 **Vector constants**
2342     Vector constants are represented with notation similar to vector
2343     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2344     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2345     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2346     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2347     elements must match those specified by the type.
2348 **Zero initialization**
2349     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2350     value to zero of *any* type, including scalar and
2351     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2352     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2353     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2354 **Metadata node**
2355     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2356     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2357     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2358     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2359     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2360     information such as debug info.
2361
2362 Global Variable and Function Addresses
2363 --------------------------------------
2364
2365 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2366 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2367 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2368 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2369 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2370 file:
2371
2372 .. code-block:: llvm
2373
2374     @X = global i32 17
2375     @Y = global i32 42
2376     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2377
2378 .. _undefvalues:
2379
2380 Undefined Values
2381 ----------------
2382
2383 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2384 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2385 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2386 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2387
2388 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2389 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2390 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2391 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2392
2393 .. code-block:: llvm
2394
2395       %A = add %X, undef
2396       %B = sub %X, undef
2397       %C = xor %X, undef
2398     Safe:
2399       %A = undef
2400       %B = undef
2401       %C = undef
2402
2403 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2404 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2405
2406 .. code-block:: llvm
2407
2408       %A = or %X, undef
2409       %B = and %X, undef
2410     Safe:
2411       %A = -1
2412       %B = 0
2413     Unsafe:
2414       %A = undef
2415       %B = undef
2416
2417 These logical operations have bits that are not always affected by the
2418 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2419 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2420 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2421 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2422 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2423 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2424 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2425 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2426
2427 .. code-block:: llvm
2428
2429       %A = select undef, %X, %Y
2430       %B = select undef, 42, %Y
2431       %C = select %X, %Y, undef
2432     Safe:
2433       %A = %X     (or %Y)
2434       %B = 42     (or %Y)
2435       %C = %Y
2436     Unsafe:
2437       %A = undef
2438       %B = undef
2439       %C = undef
2440
2441 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2442 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2443 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2444 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2445 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2446 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2447 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451       %A = xor undef, undef
2452
2453       %B = undef
2454       %C = xor %B, %B
2455
2456       %D = undef
2457       %E = icmp slt %D, 4
2458       %F = icmp gte %D, 4
2459
2460     Safe:
2461       %A = undef
2462       %B = undef
2463       %C = undef
2464       %D = undef
2465       %E = undef
2466       %F = undef
2467
2468 This example points out that two '``undef``' operands are not
2469 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2470 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2471 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2472 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2473 its value over its "live range". This is true because the variable
2474 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2475 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2476 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2477 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2478 uses with" concept would not hold.
2479
2480 .. code-block:: llvm
2481
2482       %A = fdiv undef, %X
2483       %B = fdiv %X, undef
2484     Safe:
2485       %A = undef
2486     b: unreachable
2487
2488 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2489 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2490 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2491 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2492 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2493 However, in the second example, we can make a more aggressive
2494 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2495 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2496 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2497 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2498 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2499 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2500
2501 .. code-block:: llvm
2502
2503     a:  store undef -> %X
2504     b:  store %X -> undef
2505     Safe:
2506     a: <deleted>
2507     b: unreachable
2508
2509 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2510 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2511 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2512 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2513 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2514
2515 .. _poisonvalues:
2516
2517 Poison Values
2518 -------------
2519
2520 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2521 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2522 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2523 that results in undefined behavior.
2524
2525 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2526 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2527 the ``nsw`` flag.
2528
2529 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2530
2531 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2532 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2533    their dynamic predecessor basic block.
2534 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2535    in the dynamic callers of their functions.
2536 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2537    instructions that dynamically transfer control back to them.
2538 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2539    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2540    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2541 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2542    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2543    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2544    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2545 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2546    most recent preceding instruction with externally visible side
2547    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2548    operations <volatile>`.)
2549 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2550    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2551    multiple successors and the instruction is always executed when
2552    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2553    when control is transferred to another.
2554 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2555    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2556    be different if the terminator had transferred control to a different
2557    successor.
2558 -  Dependence is transitive.
2559
2560 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2561 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2562 on a poison value has undefined behavior.
2563
2564 Here are some examples:
2565
2566 .. code-block:: llvm
2567
2568     entry:
2569       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2570       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2571       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2572       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2573
2574       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2575       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2576
2577       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2578
2579       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2580       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2581       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2582       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2583
2584       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2585       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2586
2587     true:
2588       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2589                                            ; it has undefined behavior.
2590       br label %end
2591
2592     end:
2593       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2594                                            ; Both edges into this PHI are
2595                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2596                                            ; always results in a poison value.
2597
2598       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2599                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2600                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2601
2602       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2603                                            ; The same branch again, but this time the
2604                                            ; true block doesn't have side effects.
2605
2606     second_true:
2607       ; No side effects!
2608       ret void
2609
2610     second_end:
2611       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2612                                            ; on the store in %end. Also, it is
2613                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2614                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2615                                            ; behavior in this example).
2616
2617 .. _blockaddress:
2618
2619 Addresses of Basic Blocks
2620 -------------------------
2621
2622 ``blockaddress(@function, %block)``
2623
2624 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2625 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2626 Taking the address of the entry block is illegal.
2627
2628 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2629 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2630 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2631 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2632 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2633 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2634 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2635 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2636 instruction.
2637
2638 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2639 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2640
2641 .. _constantexprs:
2642
2643 Constant Expressions
2644 --------------------
2645
2646 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2647 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2648 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2649 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2650 The following is the syntax for constant expressions:
2651
2652 ``trunc (CST to TYPE)``
2653     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2654     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2655 ``zext (CST to TYPE)``
2656     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2657     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2658 ``sext (CST to TYPE)``
2659     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2660     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2661 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2662     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2663     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2664     must be floating point.
2665 ``fpext (CST to TYPE)``
2666     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2667     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2668     floating point.
2669 ``fptoui (CST to TYPE)``
2670     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2671     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2672     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2673     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2674     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2675 ``fptosi (CST to TYPE)``
2676     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2677     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2678     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2679     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2680     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2681 ``uitofp (CST to TYPE)``
2682     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2683     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2684     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2685     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2686     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2687 ``sitofp (CST to TYPE)``
2688     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2689     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2690     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2691     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2692     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2693 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2694     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2695     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2696     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2697     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2698 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2699     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2700     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2701     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2702     This one is *really* dangerous!
2703 ``bitcast (CST to TYPE)``
2704     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2705     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2706     instruction <i_bitcast>`.
2707 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2708     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2709     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2710     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2711 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2712     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2713     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2714     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2715     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2716 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2717     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2718 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2719     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2720 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2721     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2722 ``extractelement (VAL, IDX)``
2723     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2724     constants.
2725 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2726     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2727     constants.
2728 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2729     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2730     constants.
2731 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2732     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2733     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2734     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2735     least one index value must be specified.
2736 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2737     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2738     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2739     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2740     value must be specified.
2741 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2742     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2743     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2744     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2745     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2746     operations on floating point values are allowed).
2747
2748 Other Values
2749 ============
2750
2751 .. _inlineasmexprs:
2752
2753 Inline Assembler Expressions
2754 ----------------------------
2755
2756 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2757 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2758 value represents the inline assembler as a string (containing the
2759 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2760 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2761 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2762 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2763 assembler expression is:
2764
2765 .. code-block:: llvm
2766
2767     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2768
2769 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2770 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2771 Thus, typically we have:
2772
2773 .. code-block:: llvm
2774
2775     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2776
2777 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2778 marked as having side effects. This is done through the use of the
2779 '``sideeffect``' keyword, like so:
2780
2781 .. code-block:: llvm
2782
2783     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2784
2785 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2786 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2787 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2788 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2789 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2790 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2791
2792 .. code-block:: llvm
2793
2794     call void asm alignstack "eieio", ""()
2795
2796 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2797 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2798 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2799 the only supported dialects. An example is:
2800
2801 .. code-block:: llvm
2802
2803     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2804
2805 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2806 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2807 keyword last.
2808
2809 Inline Asm Metadata
2810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2811
2812 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2813 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2814 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2815 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2816 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2817 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2818 it. For example:
2819
2820 .. code-block:: llvm
2821
2822     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2823     ...
2824     !42 = !{ i32 1234567 }
2825
2826 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2827 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2828 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2829 occurs on.
2830
2831 .. _metadata:
2832
2833 Metadata
2834 ========
2835
2836 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2837 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2838 code generator. One example application of metadata is source-level
2839 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2840
2841 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2842 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2843
2844 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2845
2846 .. _metadata-string:
2847
2848 Metadata Nodes and Metadata Strings
2849 -----------------------------------
2850
2851 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2852 contain any character by escaping non-printable characters with
2853 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2854 "``!"test\00"``".
2855
2856 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2857 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2858 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2859 their operand. For example:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     !{ !"test\00", i32 10}
2864
2865 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2866
2867 .. code-block:: llvm
2868
2869     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2870
2871 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2872 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2873 when metadata operands change.
2874
2875 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2876 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2877 example:
2878
2879 .. code-block:: llvm
2880
2881     !foo = !{!4, !3}
2882
2883 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2884 function is using two metadata arguments:
2885
2886 .. code-block:: llvm
2887
2888     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2889
2890 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2891 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2892
2893 .. code-block:: llvm
2894
2895     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2896
2897 More information about specific metadata nodes recognized by the
2898 optimizers and code generator is found below.
2899
2900 .. _specialized-metadata:
2901
2902 Specialized Metadata Nodes
2903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2904
2905 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2906 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2907 order.
2908
2909 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2910 metadata nodes are related to debug info.
2911
2912 .. _MDCompileUnit:
2913
2914 MDCompileUnit
2915 """""""""""""
2916
2917 ``MDCompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2918 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2919 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2920 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2921 references to them from instructions).
2922
2923 .. code-block:: llvm
2924
2925     !0 = !MDCompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2926                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2927                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2928                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2929                         globals: !5, imports: !6)
2930
2931 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2932 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2933 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2934 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2935 entities (declarations and namespaces).
2936
2937 .. _MDFile:
2938
2939 MDFile
2940 """"""
2941
2942 ``MDFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2943
2944 .. code-block:: llvm
2945
2946     !0 = !MDFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2947
2948 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2949 for ``file:`` fields.
2950
2951 .. _MDLocation:
2952
2953 MDBasicType
2954 """""""""""
2955
2956 ``MDBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
2957 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
2958
2959 .. code-block:: llvm
2960
2961     !0 = !MDBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
2962                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
2963     !1 = !MDBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
2964
2965 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
2966 following:
2967
2968 .. code-block:: llvm
2969
2970   DW_ATE_address       = 1
2971   DW_ATE_boolean       = 2
2972   DW_ATE_float         = 4
2973   DW_ATE_signed        = 5
2974   DW_ATE_signed_char   = 6
2975   DW_ATE_unsigned      = 7
2976   DW_ATE_unsigned_char = 8
2977
2978 .. _MDSubroutineType:
2979
2980 MDSubroutineType
2981 """"""""""""""""
2982
2983 ``MDSubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
2984 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
2985 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
2986 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
2987
2988 .. code-block:: llvm
2989
2990     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
2991     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
2992     !2 = !MDSubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
2993
2994 .. _MDDerivedType:
2995
2996 MDDerivedType
2997 """""""""""""
2998
2999 ``MDDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3000 qualified types.
3001
3002 .. code-block:: llvm
3003
3004     !0 = !MDBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3005                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3006     !1 = !MDDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3007                         align: 32)
3008
3009 The following ``tag:`` values are valid:
3010
3011 .. code-block:: llvm
3012
3013   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3014   DW_TAG_member             = 13
3015   DW_TAG_pointer_type       = 15
3016   DW_TAG_reference_type     = 16
3017   DW_TAG_typedef            = 22
3018   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3019   DW_TAG_const_type         = 38
3020   DW_TAG_volatile_type      = 53
3021   DW_TAG_restrict_type      = 55
3022
3023 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3024 <MDCompositeType>` or :ref:`subprogram <MDSubprogram>`.  The type of the member
3025 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3026 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3027 argument of a subprogram.
3028
3029 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3030
3031 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3032 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3033 ``baseType:``.
3034
3035 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3036
3037 .. _MDCompositeType:
3038
3039 MDCompositeType
3040 """""""""""""""
3041
3042 ``MDCompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3043 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3044
3045 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3046 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3047 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3048 <metadata-string>` that matches their identifier.
3049
3050 .. code-block:: llvm
3051
3052     !0 = !MDEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3053     !1 = !MDEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3054     !2 = !MDEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3055     !3 = !MDCompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3056                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3057                           elements: !{!0, !1, !2})
3058
3059 The following ``tag:`` values are valid:
3060
3061 .. code-block:: llvm
3062
3063   DW_TAG_array_type       = 1
3064   DW_TAG_class_type       = 2
3065   DW_TAG_enumeration_type = 4
3066   DW_TAG_structure_type   = 19
3067   DW_TAG_union_type       = 23
3068   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3069   DW_TAG_inheritance      = 28
3070
3071
3072 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3073 descriptors <MDSubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3074 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3075 array type is a native packed vector.
3076
3077 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3078 descriptors <MDEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3079 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3080 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <MDCompileUnit>`.
3081
3082 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3083 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3084 <MDDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3085
3086 .. _MDSubrange:
3087
3088 MDSubrange
3089 """"""""""
3090
3091 ``MDSubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3092 :ref:`MDCompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3093
3094 .. code-block:: llvm
3095
3096     !0 = !MDSubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3097     !1 = !MDSubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3098     !2 = !MDSubrange(count: -1) ; empty array.
3099
3100 .. _MDEnumerator:
3101
3102 MDEnumerator
3103 """"""""""""
3104
3105 ``MDEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3106 variants of :ref:`MDCompositeType`.
3107
3108 .. code-block:: llvm
3109
3110     !0 = !MDEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3111     !1 = !MDEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3112     !2 = !MDEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3113
3114 MDTemplateTypeParameter
3115 """""""""""""""""""""""
3116
3117 ``MDTemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3118 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`MDCompositeType` and
3119 :ref:`MDSubprogram` ``templateParams:`` fields.
3120
3121 .. code-block:: llvm
3122
3123     !0 = !MDTemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3124
3125 MDTemplateValueParameter
3126 """"""""""""""""""""""""
3127
3128 ``MDTemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3129 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3130 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3131 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3132 :ref:`MDCompositeType` and :ref:`MDSubprogram` ``templateParams:`` fields.
3133
3134 .. code-block:: llvm
3135
3136     !0 = !MDTemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3137
3138 MDNamespace
3139 """""""""""
3140
3141 ``MDNamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3142
3143 .. code-block:: llvm
3144
3145     !0 = !MDNamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3146
3147 MDGlobalVariable
3148 """"""""""""""""
3149
3150 ``MDGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3151
3152 .. code-block:: llvm
3153
3154     !0 = !MDGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3155                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3156                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3157                            declaration: !4)
3158
3159 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3160 :ref:`compile unit <MDCompileUnit>`.
3161
3162 .. _MDSubprogram:
3163
3164 MDSubprogram
3165 """"""""""""
3166
3167 ``MDSubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3168 ``variables:`` field points at :ref:`variables <MDLocalVariable>` that must be
3169 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3170 ``type:`` field must point at an :ref:`MDSubroutineType`.
3171
3172 .. code-block:: llvm
3173
3174     !0 = !MDSubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3175                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3176                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3177                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3178                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3179                        function: void ()* @_Z3foov,
3180                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3181
3182 .. _MDLexicalBlock:
3183
3184 MDLexicalBlock
3185 """"""""""""""
3186
3187 ``MDLexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3188 <MDSubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3189 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3190 fields.
3191
3192 .. code-block:: llvm
3193
3194     !0 = distinct !MDLexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3195
3196 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3197 operands.
3198
3199 .. _MDLexicalBlockFile:
3200
3201 MDLexicalBlockFile
3202 """"""""""""""""""
3203
3204 ``MDLexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3205 :ref:`lexical block <MDLexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3206 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3207 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3208
3209 .. code-block:: llvm
3210
3211     !0 = !MDLexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3212     !1 = !MDLexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3213     !2 = !MDLexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3214
3215 MDLocation
3216 """"""""""
3217
3218 ``MDLocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3219 mandatory, and points at an :ref:`MDLexicalBlockFile`, an
3220 :ref:`MDLexicalBlock`, or an :ref:`MDSubprogram`.
3221
3222 .. code-block:: llvm
3223
3224     !0 = !MDLocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3225
3226 .. _MDLocalVariable:
3227
3228 MDLocalVariable
3229 """""""""""""""
3230
3231 ``MDLocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3232 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3233 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3234 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3235 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3236 ``variables:`` field of its :ref:`MDSubprogram`.
3237
3238 .. code-block:: llvm
3239
3240     !0 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3241                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3242                           flags: DIFlagArtificial)
3243     !1 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3244                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3245     !1 = !MDLocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3246                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3247
3248 MDExpression
3249 """"""""""""
3250
3251 ``MDExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3252 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3253 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3254 variable.
3255
3256 The current supported vocabulary is limited:
3257
3258 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3259 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3260 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3261   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3262
3263 .. code-block:: llvm
3264
3265     !0 = !MDExpression(DW_OP_deref)
3266     !1 = !MDExpression(DW_OP_plus, 3)
3267     !2 = !MDExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3268     !3 = !MDExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3269
3270 MDObjCProperty
3271 """"""""""""""
3272
3273 ``MDObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3274
3275 .. code-block:: llvm
3276
3277     !3 = !MDObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3278                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3279
3280 MDImportedEntity
3281 """"""""""""""""
3282
3283 ``MDImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3284 compile unit.
3285
3286 .. code-block:: llvm
3287
3288    !2 = !MDImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3289                           entity: !1, line: 7)
3290
3291 '``tbaa``' Metadata
3292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3293
3294 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3295 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3296 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3297 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3298 custom alias analysis behavior for other languages.
3299
3300 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3301 to three fields, e.g.:
3302
3303 .. code-block:: llvm
3304
3305     !0 = !{ !"an example type tree" }
3306     !1 = !{ !"int", !0 }
3307     !2 = !{ !"float", !0 }
3308     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3309
3310 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3311 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3312 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3313 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3314 common names.
3315
3316 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3317 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3318 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3319 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3320 from multiple front-ends is handled conservatively.
3321
3322 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3323 indicates that the type is "constant" (meaning
3324 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3325 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3326
3327 '``tbaa.struct``' Metadata
3328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3329
3330 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3331 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3332 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3333 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3334 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3335 of the aggregate.
3336
3337 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3338 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3339
3340 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3341 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3342 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3343 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3344 its tbaa tag. e.g.:
3345
3346 .. code-block:: llvm
3347
3348     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3349
3350 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3351 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3352 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3353
3354 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3355 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3356 does not carry useful data and need not be preserved.
3357
3358 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3360
3361 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3362 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3363 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3364 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3365 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3366 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3367 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3368 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3369 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3370 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3371 alias.
3372
3373 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3374 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3375 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3376 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3377 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3378
3379 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3380 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3381 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3382 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3383 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3384 optionally be provided as a third list entry.
3385
3386 For example,
3387
3388 .. code-block:: llvm
3389
3390     ; Two scope domains:
3391     !0 = !{!0}
3392     !1 = !{!1}
3393
3394     ; Some scopes in these domains:
3395     !2 = !{!2, !0}
3396     !3 = !{!3, !0}
3397     !4 = !{!4, !1}
3398
3399     ; Some scope lists:
3400     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3401     !6 = !{!4, !3, !2}
3402     !7 = !{!3}
3403
3404     ; These two instructions don't alias:
3405     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3406     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3407
3408     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3409     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3410     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3411     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3412
3413     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
3414     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3415     ; !alias.scope list):
3416     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3417     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3418
3419 '``fpmath``' Metadata
3420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3421
3422 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3423 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3424 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3425 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3426 it. ULP is defined as follows:
3427
3428     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3429     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3430     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3431     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3432     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3433
3434 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3435 number representing the maximum relative error, for example:
3436
3437 .. code-block:: llvm
3438
3439     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3440
3441 .. _range-metadata:
3442
3443 '``range``' Metadata
3444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3445
3446 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3447 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3448 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3449 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3450 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3451 pair. Each pair has the following properties:
3452
3453 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3454 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3455 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3456 -  The range is allowed to wrap.
3457 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3458    ``a!=b``.
3459
3460 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3461 they must be non-contiguous.
3462
3463 Examples:
3464
3465 .. code-block:: llvm
3466
3467       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3468       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3469       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3470       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3471              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3472     ...
3473     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3474     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3475     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3476     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3477
3478 '``llvm.loop``'
3479 ^^^^^^^^^^^^^^^
3480
3481 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3482 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3483 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3484 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3485 specified with the name ``llvm.loop``.
3486
3487 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3488 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3489 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3490 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3491 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3492 constructs:
3493
3494 .. code-block:: llvm
3495
3496     !0 = !{!0}
3497     !1 = !{!1}
3498
3499 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3500 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3501 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3502 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3503
3504 .. code-block:: llvm
3505
3506       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3507     ...
3508     !0 = !{!0, !1}
3509     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3510
3511 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3513
3514 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3515 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3516 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3517 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3518 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3519 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3520 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3521 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3522 in determining the safety of these transformations.
3523
3524 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3526
3527 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3528 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3529 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3530 example:
3531
3532 .. code-block:: llvm
3533
3534    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3535
3536 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3537 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3538 then the interleave count will be determined automatically.
3539
3540 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3542
3543 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3544 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3545 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3546 0 disables vectorization:
3547
3548 .. code-block:: llvm
3549
3550    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3551    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3552
3553 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3555
3556 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3557 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3558 operand is an integer specifying the width. For example:
3559
3560 .. code-block:: llvm
3561
3562    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3563
3564 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3565 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3566 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3567 determined automatically.
3568
3569 '``llvm.loop.unroll``'
3570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3571
3572 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3573 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3574 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3575 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3576 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3577 optimizer believes it is safe to do so.
3578
3579 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3581
3582 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3583 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3584 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3585 example:
3586
3587 .. code-block:: llvm
3588
3589    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3590
3591 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3592 will be partially unrolled.
3593
3594 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3596
3597 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3598 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3599
3600 .. code-block:: llvm
3601
3602    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3603
3604 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3606
3607 This metadata either disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3608 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3609
3610 .. code-block:: llvm
3611
3612    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3613
3614 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3616
3617 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3618 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3619 For example:
3620
3621 .. code-block:: llvm
3622
3623    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3624
3625 '``llvm.mem``'
3626 ^^^^^^^^^^^^^^^
3627
3628 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3629 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3630
3631 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3633
3634 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3635 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3636 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3637 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3638 with the same loop identifier.
3639
3640 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3641 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3642 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3643 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3644 ``L2``.
3645
3646 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3647 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3648 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3649 loop.
3650
3651 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3652 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3653 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3654 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3655 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3656 insert new memory instructions into the loop body).
3657
3658 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3659 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3660 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3661
3662 .. code-block:: llvm
3663
3664    for.body:
3665      ...
3666      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3667      ...
3668      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3669      ...
3670      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3671
3672    for.end:
3673    ...
3674    !0 = !{!0}
3675
3676 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3677 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3678 the loop identifier metadata node directly:
3679
3680 .. code-block:: llvm
3681
3682    outer.for.body:
3683      ...
3684      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3685      ...
3686      br label %inner.for.body
3687
3688    inner.for.body:
3689      ...
3690      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3691      ...
3692      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3693      ...
3694      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3695
3696    inner.for.end:
3697      ...
3698      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3699      ...
3700      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3701
3702    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3703    ...
3704    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3705    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3706    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3707
3708 '``llvm.bitsets``'
3709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3710
3711 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3712 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3713
3714 Module Flags Metadata
3715 =====================
3716
3717 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3718 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3719 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3720 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3721 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3722 look it up.
3723
3724 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3725 Each triplet has the following form:
3726
3727 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3728    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3729    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3730    described below.
3731 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3732    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3733    including entries with the **Require** behavior).
3734 -  The third element is the value of the flag.
3735
3736 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3737 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3738 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3739 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3740 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3741 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3742
3743 The following behaviors are supported:
3744
3745 .. list-table::
3746    :header-rows: 1
3747    :widths: 10 90
3748
3749    * - Value
3750      - Behavior
3751
3752    * - 1
3753      - **Error**
3754            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3755            is that of the operands.
3756
3757    * - 2
3758      - **Warning**
3759            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3760            operand for the flag from the first module being linked.
3761
3762    * - 3
3763      - **Require**
3764            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3765            specified value after linking is performed. The value must be a
3766            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3767            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3768            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3769            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3770            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3771
3772    * - 4
3773      - **Override**
3774            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3775            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3776            differ, an error will be emitted.
3777
3778    * - 5
3779      - **Append**
3780            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3781
3782    * - 6
3783      - **AppendUnique**
3784            Appends the two values, which are required to be metadata
3785            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3786            during the append operation.
3787
3788 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3789 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3790 value) or **Override**.
3791
3792 An example of module flags:
3793
3794 .. code-block:: llvm
3795
3796     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3797     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3798     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3799     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3800       !{
3801         !"foo", i32 1
3802       }
3803     }
3804     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3805
3806 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3807    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3808    values are not equal.
3809
3810 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3811    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3812    '37'.
3813
3814 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3815    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3816    warning if their values are not equal.
3817
3818 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3819
3820    ::
3821
3822        !{ !"foo", i32 1 }
3823
3824    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3825    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3826    performed.
3827
3828 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3829 ----------------------------------------------------
3830
3831 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3832 collection in a special section called "image info". The metadata
3833 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3834 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3835 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3836 be merged rather than appended together.
3837
3838 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3839 following key-value pairs:
3840
3841 .. list-table::
3842    :header-rows: 1
3843    :widths: 30 70
3844
3845    * - Key
3846      - Value
3847
3848    * - ``Objective-C Version``
3849      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3850
3851    * - ``Objective-C Image Info Version``
3852      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3853        always 0.
3854
3855    * - ``Objective-C Image Info Section``
3856      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3857        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3858        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3859        Objective-C ABI version 2.
3860
3861    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3862      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3863        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3864        collection supported.
3865
3866    * - ``Objective-C GC Only``
3867      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3868        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3869        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3870
3871 Some important flag interactions:
3872
3873 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3874    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3875    2, then the resulting module has the
3876    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3877 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3878    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3879
3880 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3881 --------------------------------------------
3882
3883 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3884 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3885 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3886 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3887
3888 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3889 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3890 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3891 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3892 list of metadata strings defining linker options.
3893
3894 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3895 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3896 framework::
3897
3898     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3899        !{
3900           !{ !"-lz" },
3901           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3902     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3903
3904 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3905 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3906 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3907 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3908 assembly writer or object file emitter.
3909
3910 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3911 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3912 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3913
3914 C type width Module Flags Metadata
3915 ----------------------------------
3916
3917 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3918 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3919 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3920 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3921 width.
3922
3923 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3924 flags metadata, using the following key-value pairs:
3925
3926 .. list-table::
3927    :header-rows: 1
3928    :widths: 30 70
3929
3930    * - Key
3931      - Value
3932
3933    * - short_wchar
3934      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3935        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3936
3937    * - short_enum
3938      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3939        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3940          represent all of its values.
3941
3942 For example, the following metadata section specifies that the module was
3943 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3944 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3945
3946     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3947     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3948     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3949
3950 .. _intrinsicglobalvariables:
3951
3952 Intrinsic Global Variables
3953 ==========================
3954
3955 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3956 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3957 All globals of this sort should have a section specified as
3958 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3959 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3960
3961 .. _gv_llvmused:
3962
3963 The '``llvm.used``' Global Variable
3964 -----------------------------------
3965
3966 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3967 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3968 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3969 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3970 use of it is:
3971
3972 .. code-block:: llvm
3973
3974     @X = global i8 4
3975     @Y = global i32 123
3976
3977     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3978        i8* @X,
3979        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3980     ], section "llvm.metadata"
3981
3982 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3983 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3984 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3985 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3986 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3987 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3988 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3989
3990 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3991 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3992 molesting the symbol.
3993
3994 .. _gv_llvmcompilerused:
3995
3996 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3997 --------------------------------------------
3998
3999 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4000 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4001 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4002 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4003 by ``@llvm.used``.
4004
4005 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4006 and should not be exposed to source languages.
4007
4008 .. _gv_llvmglobalctors:
4009
4010 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4011 -------------------------------------------
4012
4013 .. code-block:: llvm
4014
4015     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4016     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4017
4018 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4019 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4020 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4021 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4022 functions with the same priority is not defined.
4023
4024 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4025 or function, the initializer function will only run if the associated
4026 data from the current module is not discarded.
4027
4028 .. _llvmglobaldtors:
4029
4030 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4031 -------------------------------------------
4032
4033 .. code-block:: llvm
4034
4035     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4036     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4037
4038 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4039 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4040 The functions referenced by this array will be called in descending
4041 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4042 order of functions with the same priority is not defined.
4043
4044 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4045 or function, the destructor function will only run if the associated
4046 data from the current module is not discarded.
4047
4048 Instruction Reference
4049 =====================
4050
4051 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4052 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4053 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4054 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4055 :ref:`other instructions <otherops>`.
4056
4057 .. _terminators:
4058
4059 Terminator Instructions
4060 -----------------------
4061
4062 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4063 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4064 block should be executed after the current block is finished. These
4065 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4066 control flow, not values (the one exception being the
4067 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4068
4069 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4070 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4071 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4072 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4073
4074 .. _i_ret:
4075
4076 '``ret``' Instruction
4077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4078
4079 Syntax:
4080 """""""
4081
4082 ::
4083
4084       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4085       ret void                 ; Return from void function
4086
4087 Overview:
4088 """""""""
4089
4090 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4091 a value) from a function back to the caller.
4092
4093 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4094 value and then causes control flow, and one that just causes control
4095 flow to occur.
4096
4097 Arguments:
4098 """"""""""
4099
4100 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4101 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4102 class <t_firstclass>`' type.
4103
4104 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4105 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4106 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4107 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4108 value.
4109
4110 Semantics:
4111 """"""""""
4112
4113 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4114 the calling function's context. If the caller is a
4115 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4116 instruction after the call. If the caller was an
4117 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4118 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4119 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4120 value.
4121
4122 Example:
4123 """"""""
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4128       ret void                        ; Return from a void function
4129       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4130
4131 .. _i_br:
4132
4133 '``br``' Instruction
4134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4135
4136 Syntax:
4137 """""""
4138
4139 ::
4140
4141       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4142       br label <dest>          ; Unconditional branch
4143
4144 Overview:
4145 """""""""
4146
4147 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4148 different basic block in the current function. There are two forms of
4149 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4150 unconditional branch.
4151
4152 Arguments:
4153 """"""""""
4154
4155 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4156 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4157 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4158
4159 Semantics:
4160 """"""""""
4161
4162 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4163 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4164 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4165 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4166
4167 Example:
4168 """"""""
4169
4170 .. code-block:: llvm
4171
4172     Test:
4173       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4174       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4175     IfEqual:
4176       ret i32 1
4177     IfUnequal:
4178       ret i32 0
4179
4180 .. _i_switch:
4181
4182 '``switch``' Instruction
4183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4184
4185 Syntax:
4186 """""""
4187
4188 ::
4189
4190       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4191
4192 Overview:
4193 """""""""
4194
4195 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4196 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4197 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4198 destinations.
4199
4200 Arguments:
4201 """"""""""
4202
4203 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4204 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4205 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4206 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4207
4208 Semantics:
4209 """"""""""
4210
4211 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4212 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4213 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4214 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4215 to the default destination.
4216
4217 Implementation:
4218 """""""""""""""
4219
4220 Depending on properties of the target machine and the particular
4221 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4222 different ways. For example, it could be generated as a series of
4223 chained conditional branches or with a lookup table.
4224
4225 Example:
4226 """"""""
4227
4228 .. code-block:: llvm
4229
4230      ; Emulate a conditional br instruction
4231      %Val = zext i1 %value to i32
4232      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4233
4234      ; Emulate an unconditional br instruction
4235      switch i32 0, label %dest [ ]
4236
4237      ; Implement a jump table:
4238      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4239                                          i32 1, label %onone
4240                                          i32 2, label %ontwo ]
4241
4242 .. _i_indirectbr:
4243
4244 '``indirectbr``' Instruction
4245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4246
4247 Syntax:
4248 """""""
4249
4250 ::
4251
4252       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4253
4254 Overview:
4255 """""""""
4256
4257 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4258 label within the current function, whose address is specified by
4259 "``address``". Address must be derived from a
4260 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4261
4262 Arguments:
4263 """"""""""
4264
4265 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4266 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4267 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4268 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4269
4270 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4271 accurate understanding of the CFG.
4272
4273 Semantics:
4274 """"""""""
4275
4276 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4277 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4278 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4279 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4280
4281 Implementation:
4282 """""""""""""""
4283
4284 This is typically implemented with a jump through a register.
4285
4286 Example:
4287 """"""""
4288
4289 .. code-block:: llvm
4290
4291      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4292
4293 .. _i_invoke:
4294
4295 '``invoke``' Instruction
4296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4297
4298 Syntax:
4299 """""""
4300
4301 ::
4302
4303       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4304                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4305
4306 Overview:
4307 """""""""
4308
4309 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4310 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4311 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4312 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4313 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4314 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4315 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4316 nearest "exception" label.
4317
4318 The '``exception``' label is a `landing
4319 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4320 '``exception``' label is required to have the
4321 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4322 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4323 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4324 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4325 instruction, so that the important information contained within the
4326 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4327
4328 Arguments:
4329 """"""""""
4330
4331 This instruction requires several arguments:
4332
4333 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4334    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4335    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4336 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4337    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4338    are valid here.
4339 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4340    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4341    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4342    branching off an arbitrary pointer to function value.
4343 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4344    function to be invoked.
4345 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4346    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4347    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4348    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4349    extra arguments can be specified.
4350 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4351    executes a '``ret``' instruction.
4352 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4353    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4354    mechanism.
4355 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4356    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4357    attributes are valid here.
4358
4359 Semantics:
4360 """"""""""
4361
4362 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4363 instruction in most regards. The primary difference is that it
4364 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4365 library to unwind the stack.
4366
4367 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4368 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4369 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4370 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4371
4372 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4373 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4374 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4375 return value is available.
4376
4377 Example:
4378 """"""""
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4383                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4384       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4385                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4386
4387 .. _i_resume:
4388
4389 '``resume``' Instruction
4390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4391
4392 Syntax:
4393 """""""
4394
4395 ::
4396
4397       resume <type> <value>
4398
4399 Overview:
4400 """""""""
4401
4402 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4403 successors.
4404
4405 Arguments:
4406 """"""""""
4407
4408 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4409 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4410 function.
4411
4412 Semantics:
4413 """"""""""
4414
4415 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4416 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4417 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4418
4419 Example:
4420 """"""""
4421
4422 .. code-block:: llvm
4423
4424       resume { i8*, i32 } %exn
4425
4426 .. _i_unreachable:
4427
4428 '``unreachable``' Instruction
4429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4430
4431 Syntax:
4432 """""""
4433
4434 ::
4435
4436       unreachable
4437
4438 Overview:
4439 """""""""
4440
4441 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4442 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4443 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4444 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4445
4446 Semantics:
4447 """"""""""
4448
4449 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4450
4451 .. _binaryops:
4452
4453 Binary Operations
4454 -----------------
4455
4456 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4457 They require two operands of the same type, execute an operation on
4458 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4459 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4460 result value has the same type as its operands.
4461
4462 There are several different binary operators:
4463
4464 .. _i_add:
4465
4466 '``add``' Instruction
4467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4468
4469 Syntax:
4470 """""""
4471
4472 ::
4473
4474       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4475       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4476       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4477       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4478
4479 Overview:
4480 """""""""
4481
4482 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4483
4484 Arguments:
4485 """"""""""
4486
4487 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4488 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4489 arguments must have identical types.
4490
4491 Semantics:
4492 """"""""""
4493
4494 The value produced is the integer sum of the two operands.
4495
4496 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4497 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4498 the result.
4499
4500 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4501 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4502
4503 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4504 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4505 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4506 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4507
4508 Example:
4509 """"""""
4510
4511 .. code-block:: llvm
4512
4513       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4514
4515 .. _i_fadd:
4516
4517 '``fadd``' Instruction
4518 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4519
4520 Syntax:
4521 """""""
4522
4523 ::
4524
4525       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4526
4527 Overview:
4528 """""""""
4529
4530 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4531
4532 Arguments:
4533 """"""""""
4534
4535 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4536 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4537 Both arguments must have identical types.
4538
4539 Semantics:
4540 """"""""""
4541
4542 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4543 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4544 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4545 optimizations:
4546
4547 Example:
4548 """"""""
4549
4550 .. code-block:: llvm
4551
4552       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4553
4554 '``sub``' Instruction
4555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4556
4557 Syntax:
4558 """""""
4559
4560 ::
4561
4562       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4563       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4564       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4565       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4566
4567 Overview:
4568 """""""""
4569
4570 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4571
4572 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4573 instruction present in most other intermediate representations.
4574
4575 Arguments:
4576 """"""""""
4577
4578 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4579 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4580 arguments must have identical types.
4581
4582 Semantics:
4583 """"""""""
4584
4585 The value produced is the integer difference of the two operands.
4586
4587 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4588 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4589 the result.
4590
4591 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4592 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4593
4594 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4595 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4596 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4597 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4598
4599 Example:
4600 """"""""
4601
4602 .. code-block:: llvm
4603
4604       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4605       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4606
4607 .. _i_fsub:
4608
4609 '``fsub``' Instruction
4610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4611
4612 Syntax:
4613 """""""
4614
4615 ::
4616
4617       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4618
4619 Overview:
4620 """""""""
4621
4622 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4623
4624 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4625 instruction present in most other intermediate representations.
4626
4627 Arguments:
4628 """"""""""
4629
4630 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4631 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4632 Both arguments must have identical types.
4633
4634 Semantics:
4635 """"""""""
4636
4637 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4638 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4639 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4640 unsafe floating point optimizations:
4641
4642 Example:
4643 """"""""
4644
4645 .. code-block:: llvm
4646
4647       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4648       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4649
4650 '``mul``' Instruction
4651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4652
4653 Syntax:
4654 """""""
4655
4656 ::
4657
4658       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4659       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4660       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4661       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4662
4663 Overview:
4664 """""""""
4665
4666 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4667
4668 Arguments:
4669 """"""""""
4670
4671 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4672 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4673 arguments must have identical types.
4674
4675 Semantics:
4676 """"""""""
4677
4678 The value produced is the integer product of the two operands.
4679
4680 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4681 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4682 bit width of the result.
4683
4684 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4685 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4686 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4687 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4688 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4689 product.
4690
4691 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4692 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4693 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4694 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4695
4696 Example:
4697 """"""""
4698
4699 .. code-block:: llvm
4700
4701       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4702
4703 .. _i_fmul:
4704
4705 '``fmul``' Instruction
4706 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4707
4708 Syntax:
4709 """""""
4710
4711 ::
4712
4713       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4714
4715 Overview:
4716 """""""""
4717
4718 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4719
4720 Arguments:
4721 """"""""""
4722
4723 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4724 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4725 Both arguments must have identical types.
4726
4727 Semantics:
4728 """"""""""
4729
4730 The value produced is the floating point product of the two operands.
4731 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4732 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4733 unsafe floating point optimizations:
4734
4735 Example:
4736 """"""""
4737
4738 .. code-block:: llvm
4739
4740       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4741
4742 '``udiv``' Instruction
4743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4744
4745 Syntax:
4746 """""""
4747
4748 ::
4749
4750       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4751       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4752
4753 Overview:
4754 """""""""
4755
4756 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4757
4758 Arguments:
4759 """"""""""
4760
4761 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4762 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4763 arguments must have identical types.
4764
4765 Semantics:
4766 """"""""""
4767
4768 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4769
4770 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4771 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4772
4773 Division by zero leads to undefined behavior.
4774
4775 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4776 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4777 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4778
4779 Example:
4780 """"""""
4781
4782 .. code-block:: llvm
4783
4784       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4785
4786 '``sdiv``' Instruction
4787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4788
4789 Syntax:
4790 """""""
4791
4792 ::
4793
4794       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4795       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4796
4797 Overview:
4798 """""""""
4799
4800 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4801
4802 Arguments:
4803 """"""""""
4804
4805 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4806 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4807 arguments must have identical types.
4808
4809 Semantics:
4810 """"""""""
4811
4812 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4813 rounded towards zero.
4814
4815 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4816 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4817
4818 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4819 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4820 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4821
4822 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4823 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4824
4825 Example:
4826 """"""""
4827
4828 .. code-block:: llvm
4829
4830       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4831
4832 .. _i_fdiv:
4833
4834 '``fdiv``' Instruction
4835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4836
4837 Syntax:
4838 """""""
4839
4840 ::
4841
4842       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4843
4844 Overview:
4845 """""""""
4846
4847 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4848
4849 Arguments:
4850 """"""""""
4851
4852 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4853 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4854 Both arguments must have identical types.
4855
4856 Semantics:
4857 """"""""""
4858
4859 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4860 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4861 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4862 unsafe floating point optimizations:
4863
4864 Example:
4865 """"""""
4866
4867 .. code-block:: llvm
4868
4869       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4870
4871 '``urem``' Instruction
4872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4873
4874 Syntax:
4875 """""""
4876
4877 ::
4878
4879       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4880
4881 Overview:
4882 """""""""
4883
4884 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4885 division of its two arguments.
4886
4887 Arguments:
4888 """"""""""
4889
4890 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4891 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4892 arguments must have identical types.
4893
4894 Semantics:
4895 """"""""""
4896
4897 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4898 This instruction always performs an unsigned division to get the
4899 remainder.
4900
4901 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4902 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4903
4904 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4905
4906 Example:
4907 """"""""
4908
4909 .. code-block:: llvm
4910
4911       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4912
4913 '``srem``' Instruction
4914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4915
4916 Syntax:
4917 """""""
4918
4919 ::
4920
4921       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4922
4923 Overview:
4924 """""""""
4925
4926 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4927 division of its two operands. This instruction can also take
4928 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4929 must be integers.
4930
4931 Arguments:
4932 """"""""""
4933
4934 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4935 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4936 arguments must have identical types.
4937
4938 Semantics:
4939 """"""""""
4940
4941 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4942 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4943 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4944 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4945 difference, see `The Math
4946 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4947 table of how this is implemented in various languages, please see
4948 `Wikipedia: modulo
4949 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4950
4951 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4952 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4953
4954 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4955 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4956 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4957 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4958 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4959 result of the division and the remainder.)
4960
4961 Example:
4962 """"""""
4963
4964 .. code-block:: llvm
4965
4966       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4967
4968 .. _i_frem:
4969
4970 '``frem``' Instruction
4971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4972
4973 Syntax:
4974 """""""
4975
4976 ::
4977
4978       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4979
4980 Overview:
4981 """""""""
4982
4983 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4984 its two operands.
4985
4986 Arguments:
4987 """"""""""
4988
4989 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4990 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4991 Both arguments must have identical types.
4992
4993 Semantics:
4994 """"""""""
4995
4996 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4997 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4998 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4999 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5000
5001 Example:
5002 """"""""
5003
5004 .. code-block:: llvm
5005
5006       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5007
5008 .. _bitwiseops:
5009
5010 Bitwise Binary Operations
5011 -------------------------
5012
5013 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5014 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5015 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5016 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5017 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5018
5019 '``shl``' Instruction
5020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5021
5022 Syntax:
5023 """""""
5024
5025 ::
5026
5027       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5028       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5029       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5030       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5031
5032 Overview:
5033 """""""""
5034
5035 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5036 a specified number of bits.
5037
5038 Arguments:
5039 """"""""""
5040
5041 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5042 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5043 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5044
5045 Semantics:
5046 """"""""""
5047
5048 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5049 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5050 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
5051 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5052 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5053 in ``op2``.
5054
5055 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5056 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5057 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5058 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5059 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5060 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5061 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5062
5063 Example:
5064 """"""""
5065
5066 .. code-block:: llvm
5067
5068       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5069       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5070       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5071       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5072       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5073
5074 '``lshr``' Instruction
5075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5076
5077 Syntax:
5078 """""""
5079
5080 ::
5081
5082       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5083       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5084
5085 Overview:
5086 """""""""
5087
5088 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5089 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5090
5091 Arguments:
5092 """"""""""
5093
5094 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5095 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5096 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5097
5098 Semantics:
5099 """"""""""
5100
5101 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5102 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5103 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5104 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5105 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5106 corresponding shift amount in ``op2``.
5107
5108 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5109 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5110 non-zero.
5111
5112 Example:
5113 """"""""
5114
5115 .. code-block:: llvm
5116
5117       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5118       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5119       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5120       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5121       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5122       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5123
5124 '``ashr``' Instruction
5125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5126
5127 Syntax:
5128 """""""
5129
5130 ::
5131
5132       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5133       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5134
5135 Overview:
5136 """""""""
5137
5138 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5139 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5140 extension.
5141
5142 Arguments:
5143 """"""""""
5144
5145 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5146 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5147 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5148
5149 Semantics:
5150 """"""""""
5151
5152 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5153 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5154 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5155 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5156 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5157 corresponding shift amount in ``op2``.
5158
5159 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5160 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5161 non-zero.
5162
5163 Example:
5164 """"""""
5165
5166 .. code-block:: llvm
5167
5168       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5169       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5170       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5171       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5172       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5173       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5174
5175 '``and``' Instruction
5176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5177
5178 Syntax:
5179 """""""
5180
5181 ::
5182
5183       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5184
5185 Overview:
5186 """""""""
5187
5188 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5189 operands.
5190
5191 Arguments:
5192 """"""""""
5193
5194 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5195 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5196 arguments must have identical types.
5197
5198 Semantics:
5199 """"""""""
5200
5201 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5202
5203 +-----+-----+-----+
5204 | In0 | In1 | Out |
5205 +-----+-----+-----+
5206 |   0 |   0 |   0 |
5207 +-----+-----+-----+
5208 |   0 |   1 |   0 |
5209 +-----+-----+-----+
5210 |   1 |   0 |   0 |
5211 +-----+-----+-----+
5212 |   1 |   1 |   1 |
5213 +-----+-----+-----+
5214
5215 Example:
5216 """"""""
5217
5218 .. code-block:: llvm
5219
5220       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5221       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5222       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5223
5224 '``or``' Instruction
5225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5226
5227 Syntax:
5228 """""""
5229
5230 ::
5231
5232       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5233
5234 Overview:
5235 """""""""
5236
5237 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5238 two operands.
5239
5240 Arguments:
5241 """"""""""
5242
5243 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5244 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5245 arguments must have identical types.
5246
5247 Semantics:
5248 """"""""""
5249
5250 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5251
5252 +-----+-----+-----+
5253 | In0 | In1 | Out |
5254 +-----+-----+-----+
5255 |   0 |   0 |   0 |
5256 +-----+-----+-----+
5257 |   0 |   1 |   1 |
5258 +-----+-----+-----+
5259 |   1 |   0 |   1 |
5260 +-----+-----+-----+
5261 |   1 |   1 |   1 |
5262 +-----+-----+-----+
5263
5264 Example:
5265 """"""""
5266
5267 ::
5268
5269       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5270       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5271       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5272
5273 '``xor``' Instruction
5274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5275
5276 Syntax:
5277 """""""
5278
5279 ::
5280
5281       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5282
5283 Overview:
5284 """""""""
5285
5286 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5287 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5288 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5289
5290 Arguments:
5291 """"""""""
5292
5293 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5294 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5295 arguments must have identical types.
5296
5297 Semantics:
5298 """"""""""
5299
5300 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5301
5302 +-----+-----+-----+
5303 | In0 | In1 | Out |
5304 +-----+-----+-----+
5305 |   0 |   0 |   0 |
5306 +-----+-----+-----+
5307 |   0 |   1 |   1 |
5308 +-----+-----+-----+
5309 |   1 |   0 |   1 |
5310 +-----+-----+-----+
5311 |   1 |   1 |   0 |
5312 +-----+-----+-----+
5313
5314 Example:
5315 """"""""
5316
5317 .. code-block:: llvm
5318
5319       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5320       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5321       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5322       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5323
5324 Vector Operations
5325 -----------------
5326
5327 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5328 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5329 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5330 While LLVM does directly support these vector operations, many
5331 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5332 take full advantage of a specific target.
5333
5334 .. _i_extractelement:
5335
5336 '``extractelement``' Instruction
5337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5338
5339 Syntax:
5340 """""""
5341
5342 ::
5343
5344       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5345
5346 Overview:
5347 """""""""
5348
5349 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5350 from a vector at a specified index.
5351
5352 Arguments:
5353 """"""""""
5354
5355 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5356 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5357 the position from which to extract the element. The index may be a
5358 variable of any integer type.
5359
5360 Semantics:
5361 """"""""""
5362
5363 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5364 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5365 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5366
5367 Example:
5368 """"""""
5369
5370 .. code-block:: llvm
5371
5372       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5373
5374 .. _i_insertelement:
5375
5376 '``insertelement``' Instruction
5377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5378
5379 Syntax:
5380 """""""
5381
5382 ::
5383
5384       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5385
5386 Overview:
5387 """""""""
5388
5389 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5390 vector at a specified index.
5391
5392 Arguments:
5393 """"""""""
5394
5395 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5396 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5397 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5398 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5399 index may be a variable of any integer type.
5400
5401 Semantics:
5402 """"""""""
5403
5404 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5405 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5406 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5407 undefined.
5408
5409 Example:
5410 """"""""
5411
5412 .. code-block:: llvm
5413
5414       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5415
5416 .. _i_shufflevector:
5417
5418 '``shufflevector``' Instruction
5419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5420
5421 Syntax:
5422 """""""
5423
5424 ::
5425
5426       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5427
5428 Overview:
5429 """""""""
5430
5431 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5432 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5433 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5434
5435 Arguments:
5436 """"""""""
5437
5438 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5439 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5440 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5441 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5442 same as the element type of the first two operands.
5443
5444 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5445 constant integer or undef values.
5446
5447 Semantics:
5448 """"""""""
5449
5450 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5451 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5452 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5453 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5454 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5455 only one vector.
5456
5457 Example:
5458 """"""""
5459
5460 .. code-block:: llvm
5461
5462       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5463                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5464       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5465                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5466       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5467                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5468       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5469                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5470
5471 Aggregate Operations
5472 --------------------
5473
5474 LLVM supports several instructions for working with
5475 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5476
5477 .. _i_extractvalue:
5478
5479 '``extractvalue``' Instruction
5480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5481
5482 Syntax:
5483 """""""
5484
5485 ::
5486
5487       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5488
5489 Overview:
5490 """""""""
5491
5492 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5493 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5494
5495 Arguments:
5496 """"""""""
5497
5498 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5499 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5500 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5501 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5502
5503 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5504
5505 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5506    omitted and assumed to be zero.
5507 -  At least one index must be specified.
5508 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5509
5510 Semantics:
5511 """"""""""
5512
5513 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5514 the index operands.
5515
5516 Example:
5517 """"""""
5518
5519 .. code-block:: llvm
5520
5521       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5522
5523 .. _i_insertvalue:
5524
5525 '``insertvalue``' Instruction
5526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5527
5528 Syntax:
5529 """""""
5530
5531 ::
5532
5533       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5534
5535 Overview:
5536 """""""""
5537
5538 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5539 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5540
5541 Arguments:
5542 """"""""""
5543
5544 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5545 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5546 a first-class value to insert. The following operands are constant
5547 indices indicating the position at which to insert the value in a
5548 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5549 to insert must have the same type as the value identified by the
5550 indices.
5551
5552 Semantics:
5553 """"""""""
5554
5555 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5556 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5557 indices is that of ``elt``.
5558
5559 Example:
5560 """"""""
5561
5562 .. code-block:: llvm
5563
5564       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5565       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5566       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5567
5568 .. _memoryops:
5569
5570 Memory Access and Addressing Operations
5571 ---------------------------------------
5572
5573 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5574 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5575 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5576 memory in LLVM.
5577
5578 .. _i_alloca:
5579
5580 '``alloca``' Instruction
5581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5582
5583 Syntax:
5584 """""""
5585
5586 ::
5587
5588       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5589
5590 Overview:
5591 """""""""
5592
5593 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5594 currently executing function, to be automatically released when this
5595 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5596 generic address space (address space zero).
5597
5598 Arguments:
5599 """"""""""
5600
5601 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5602 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5603 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5604 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5605 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5606 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5607 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5608 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5609 boundary compatible with the type.
5610
5611 '``type``' may be any sized type.
5612
5613 Semantics:
5614 """"""""""
5615
5616 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5617 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5618 memory is automatically released when the function returns. The
5619 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5620 variables that must have an address available. When the function returns
5621 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5622 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5623 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5624 is not specified.
5625
5626 Example:
5627 """"""""
5628
5629 .. code-block:: llvm
5630
5631       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5632       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5633       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5634       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5635
5636 .. _i_load:
5637
5638 '``load``' Instruction
5639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5640
5641 Syntax:
5642 """""""
5643
5644 ::
5645
5646       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>]
5647       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5648       !<index> = !{ i32 1 }
5649
5650 Overview:
5651 """""""""
5652
5653 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5654
5655 Arguments:
5656 """"""""""
5657
5658 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5659 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5660 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5661 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5662 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5663 operations <volatile>`.
5664
5665 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5666 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5667 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5668 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5669 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5670 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5671 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5672 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5673 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5674 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5675 any defined semantics for atomic loads.
5676
5677 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5678 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5679 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5680 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5681 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5682 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5683 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5684 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5685
5686 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5687 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5688 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5689 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5690 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5691 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5692 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5693
5694 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5695 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5696 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5697 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5698 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5699 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5700 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5701 its value is henceforth unchanging.
5702
5703 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5704 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5705 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5706 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5707 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5708 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5709 to loads of a pointer type.
5710
5711 Semantics:
5712 """"""""""
5713
5714 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5715 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5716 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5717 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5718 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5719 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5720 written using a store of the same type.
5721
5722 Examples:
5723 """""""""
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5728       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5729       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5730
5731 .. _i_store:
5732
5733 '``store``' Instruction
5734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5735
5736 Syntax:
5737 """""""
5738
5739 ::
5740
5741       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5742       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5743
5744 Overview:
5745 """""""""
5746
5747 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5748
5749 Arguments:
5750 """"""""""
5751
5752 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5753 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5754 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5755 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5756 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5757 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5758 operations <volatile>`.
5759
5760 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5761 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5762 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5763 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5764 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5765 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5766 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5767 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5768 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5769 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5770 have any defined semantics for atomic stores.
5771
5772 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5773 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5774 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5775 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5776 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5777 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5778 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5779 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5780
5781 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5782 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5783 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5784 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5785 be reused in the cache. The code generator may select special
5786 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5787 x86.
5788
5789 Semantics:
5790 """"""""""
5791
5792 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5793 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5794 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5795 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5796 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5797 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5798 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5799 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5800
5801 Example:
5802 """"""""
5803
5804 .. code-block:: llvm
5805
5806       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5807       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5808       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5809
5810 .. _i_fence:
5811
5812 '``fence``' Instruction
5813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5814
5815 Syntax:
5816 """""""
5817
5818 ::
5819
5820       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5821
5822 Overview:
5823 """""""""
5824
5825 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5826 between operations.
5827
5828 Arguments:
5829 """"""""""
5830
5831 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5832 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5833 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5834
5835 Semantics:
5836 """"""""""
5837
5838 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5839 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5840 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5841 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5842 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5843 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5844 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5845 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5846 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5847 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5848 *happens-before* edge.
5849
5850 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5851 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5852 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5853
5854 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5855 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5856 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5857
5858 Example:
5859 """"""""
5860
5861 .. code-block:: llvm
5862
5863       fence acquire                          ; yields void
5864       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5865
5866 .. _i_cmpxchg:
5867
5868 '``cmpxchg``' Instruction
5869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5870
5871 Syntax:
5872 """""""
5873
5874 ::
5875
5876       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5877
5878 Overview:
5879 """""""""
5880
5881 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5882 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5883 equal, it tries to store a new value into the memory.
5884
5885 Arguments:
5886 """"""""""
5887
5888 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5889 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5890 address, and a new value to place at that address if the compared values
5891 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5892 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5893 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5894 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5895 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5896 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5897 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5898
5899 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5900 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5901 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5902 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5903 ``release`` or ``acq_rel``.
5904
5905 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5906 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5907 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5908 respect to all other code in the system.
5909
5910 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5911 equal to the size in memory of the operand.
5912
5913 Semantics:
5914 """"""""""
5915
5916 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5917 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5918 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5919 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5920
5921 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5922 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5923 matched.
5924
5925 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5926 if the value loaded equals ``cmp``.
5927
5928 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5929 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5930 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5931
5932 Example:
5933 """"""""
5934
5935 .. code-block:: llvm
5936
5937     entry:
5938       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
5939       br label %loop
5940
5941     loop:
5942       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5943       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5944       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5945       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5946       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5947       br i1 %success, label %done, label %loop
5948
5949     done:
5950       ...
5951
5952 .. _i_atomicrmw:
5953
5954 '``atomicrmw``' Instruction
5955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5956
5957 Syntax:
5958 """""""
5959
5960 ::
5961
5962       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5963
5964 Overview:
5965 """""""""
5966
5967 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5968
5969 Arguments:
5970 """"""""""
5971
5972 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5973 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5974 operation. The operation must be one of the following keywords:
5975
5976 -  xchg
5977 -  add
5978 -  sub
5979 -  and
5980 -  nand
5981 -  or
5982 -  xor
5983 -  max
5984 -  min
5985 -  umax
5986 -  umin
5987
5988 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5989 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5990 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5991 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5992 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5993 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5994 operations <volatile>`.
5995
5996 Semantics:
5997 """"""""""
5998
5999 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6000 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6001 value at the location is returned. The modification is specified by the
6002 operation argument:
6003
6004 -  xchg: ``*ptr = val``
6005 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6006 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6007 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6008 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6009 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6010 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6011 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6012 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6013 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6014    comparison)
6015 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6016    comparison)
6017
6018 Example:
6019 """"""""
6020
6021 .. code-block:: llvm
6022
6023       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6024
6025 .. _i_getelementptr:
6026
6027 '``getelementptr``' Instruction
6028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6029
6030 Syntax:
6031 """""""
6032
6033 ::
6034
6035       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6036       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6037       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6038
6039 Overview:
6040 """""""""
6041
6042 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6043 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6044 address calculation only and does not access memory.
6045
6046 Arguments:
6047 """"""""""
6048
6049 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6050 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6051 base address to start from. The remaining arguments are indices
6052 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6053 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6054 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6055 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6056 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6057 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6058 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6059 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6060 would require loading the pointer before continuing calculation.
6061
6062 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6063 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6064 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6065 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6066 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6067 required to be constant. These integers are treated as signed values
6068 where relevant.
6069
6070 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6071 to LLVM:
6072
6073 .. code-block:: c
6074
6075     struct RT {
6076       char A;
6077       int B[10][20];
6078       char C;
6079     };
6080     struct ST {
6081       int X;
6082       double Y;
6083       struct RT Z;
6084     };
6085
6086     int *foo(struct ST *s) {
6087       return &s[1].Z.B[5][13];
6088     }
6089
6090 The LLVM code generated by Clang is:
6091
6092 .. code-block:: llvm
6093
6094     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6095     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6096
6097     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6098     entry:
6099       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6100       ret i32* %arrayidx
6101     }
6102
6103 Semantics:
6104 """"""""""
6105
6106 In the example above, the first index is indexing into the
6107 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6108 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6109 indexes into the third element of the structure, yielding a
6110 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6111 structure. The third index indexes into the second element of the
6112 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6113 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6114 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6115 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6116
6117 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6118 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6119 for the given testcase is equivalent to:
6120
6121 .. code-block:: llvm
6122
6123     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6124       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6125       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6126       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6127       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6128       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6129       ret i32* %t5
6130     }
6131
6132 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6133 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6134 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6135 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6136 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6137 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6138 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6139 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6140 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6141 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6142
6143 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6144 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6145 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6146 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6147 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6148 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6149 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6150 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6151 information.
6152
6153 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6154 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6155
6156 Example:
6157 """"""""
6158
6159 .. code-block:: llvm
6160
6161         ; yields [12 x i8]*:aptr
6162         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6163         ; yields i8*:vptr
6164         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6165         ; yields i8*:eptr
6166         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6167         ; yields i32*:iptr
6168         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6169
6170 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6171 must be a vector with the same number of elements. For example:
6172
6173 .. code-block:: llvm
6174
6175      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6176
6177 Conversion Operations
6178 ---------------------
6179
6180 The instructions in this category are the conversion instructions
6181 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6182 various bit conversions on the operand.
6183
6184 '``trunc .. to``' Instruction
6185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6186
6187 Syntax:
6188 """""""
6189
6190 ::
6191
6192       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6193
6194 Overview:
6195 """""""""
6196
6197 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6198
6199 Arguments:
6200 """"""""""
6201
6202 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6203 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6204 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6205 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6206 types are not allowed.
6207
6208 Semantics:
6209 """"""""""
6210
6211 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6212 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6213 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6214 It will always truncate bits.
6215
6216 Example:
6217 """"""""
6218
6219 .. code-block:: llvm
6220
6221       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6222       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6223       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6224       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6225
6226 '``zext .. to``' Instruction
6227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6228
6229 Syntax:
6230 """""""
6231
6232 ::
6233
6234       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6235
6236 Overview:
6237 """""""""
6238
6239 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6240
6241 Arguments:
6242 """"""""""
6243
6244 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6245 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6246 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6247 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6248
6249 Semantics:
6250 """"""""""
6251
6252 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6253 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6254
6255 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6256
6257 Example:
6258 """"""""
6259
6260 .. code-block:: llvm
6261
6262       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6263       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6264       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6265
6266 '``sext .. to``' Instruction
6267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6268
6269 Syntax:
6270 """""""
6271
6272 ::
6273
6274       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6275
6276 Overview:
6277 """""""""
6278
6279 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6280
6281 Arguments:
6282 """"""""""
6283
6284 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6285 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6286 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6287 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6288
6289 Semantics:
6290 """"""""""
6291
6292 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6293 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6294 of the type ``ty2``.
6295
6296 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 .. code-block:: llvm
6302
6303       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6304       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6305       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6306
6307 '``fptrunc .. to``' Instruction
6308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6309
6310 Syntax:
6311 """""""
6312
6313 ::
6314
6315       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6316
6317 Overview:
6318 """""""""
6319
6320 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6321
6322 Arguments:
6323 """"""""""
6324
6325 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6326 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6327 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6328 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6329
6330 Semantics:
6331 """"""""""
6332
6333 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6334 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6335 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6336 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6337
6338 Example:
6339 """"""""
6340
6341 .. code-block:: llvm
6342
6343       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6344       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6345
6346 '``fpext .. to``' Instruction
6347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6348
6349 Syntax:
6350 """""""
6351
6352 ::
6353
6354       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6355
6356 Overview:
6357 """""""""
6358
6359 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6360 point value.
6361
6362 Arguments:
6363 """"""""""
6364
6365 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6366 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6367 to. The source type must be smaller than the destination type.
6368
6369 Semantics:
6370 """"""""""
6371
6372 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6373 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6374 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6375 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6376 *no-op cast* for a floating point cast.
6377
6378 Example:
6379 """"""""
6380
6381 .. code-block:: llvm
6382
6383       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6384       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6385
6386 '``fptoui .. to``' Instruction
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6395
6396 Overview:
6397 """""""""
6398
6399 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6400 integer equivalent of type ``ty2``.
6401
6402 Arguments:
6403 """"""""""
6404
6405 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6406 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6407 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6408 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6409 type with the same number of elements as ``ty``
6410
6411 Semantics:
6412 """"""""""
6413
6414 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6415 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6416 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6417 are undefined.
6418
6419 Example:
6420 """"""""
6421
6422 .. code-block:: llvm
6423
6424       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6425       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6426       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6427
6428 '``fptosi .. to``' Instruction
6429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6430
6431 Syntax:
6432 """""""
6433
6434 ::
6435
6436       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6437
6438 Overview:
6439 """""""""
6440
6441 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6442 ``value`` to type ``ty2``.
6443
6444 Arguments:
6445 """"""""""
6446
6447 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6448 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6449 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6450 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6451 type with the same number of elements as ``ty``
6452
6453 Semantics:
6454 """"""""""
6455
6456 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6457 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6458 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6459 are undefined.
6460
6461 Example:
6462 """"""""
6463
6464 .. code-block:: llvm
6465
6466       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6467       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6468       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6469
6470 '``uitofp .. to``' Instruction
6471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6472
6473 Syntax:
6474 """""""
6475
6476 ::
6477
6478       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6479
6480 Overview:
6481 """""""""
6482
6483 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6484 and converts that value to the ``ty2`` type.
6485
6486 Arguments:
6487 """"""""""
6488
6489 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6490 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6491 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6492 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6493 type with the same number of elements as ``ty``
6494
6495 Semantics:
6496 """"""""""
6497
6498 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6499 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6500 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6501 are undefined.
6502
6503 Example:
6504 """"""""
6505
6506 .. code-block:: llvm
6507
6508       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6509       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6510
6511 '``sitofp .. to``' Instruction
6512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6513
6514 Syntax:
6515 """""""
6516
6517 ::
6518
6519       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6520
6521 Overview:
6522 """""""""
6523
6524 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6525 converts that value to the ``ty2`` type.
6526
6527 Arguments:
6528 """"""""""
6529
6530 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6531 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6532 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6533 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6534 type with the same number of elements as ``ty``
6535
6536 Semantics:
6537 """"""""""
6538
6539 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6540 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6541 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6542 undefined.
6543
6544 Example:
6545 """"""""
6546
6547 .. code-block:: llvm
6548
6549       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6550       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6551
6552 .. _i_ptrtoint:
6553
6554 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6556
6557 Syntax:
6558 """""""
6559
6560 ::
6561
6562       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6563
6564 Overview:
6565 """""""""
6566
6567 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6568 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6569
6570 Arguments:
6571 """"""""""
6572
6573 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6574 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6575 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6576 a vector of integers type.
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6582 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6583 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6584 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6585 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6586 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6587 change.
6588
6589 Example:
6590 """"""""
6591
6592 .. code-block:: llvm
6593
6594       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6595       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6596       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6597
6598 .. _i_inttoptr:
6599
6600 '``inttoptr .. to``' Instruction
6601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6602
6603 Syntax:
6604 """""""
6605
6606 ::
6607
6608       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6609
6610 Overview:
6611 """""""""
6612
6613 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6614 pointer type, ``ty2``.
6615
6616 Arguments:
6617 """"""""""
6618
6619 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6620 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6621 type.
6622
6623 Semantics:
6624 """"""""""
6625
6626 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6627 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6628 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6629 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6630 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6631 nothing is done (*no-op cast*).
6632
6633 Example:
6634 """"""""
6635
6636 .. code-block:: llvm
6637
6638       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6639       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6640       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6641       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6642
6643 .. _i_bitcast:
6644
6645 '``bitcast .. to``' Instruction
6646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6647
6648 Syntax:
6649 """""""
6650
6651 ::
6652
6653       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6654
6655 Overview:
6656 """""""""
6657
6658 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6659 changing any bits.
6660
6661 Arguments:
6662 """"""""""
6663
6664 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6665 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6666 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6667 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6668 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6669 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6670 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6671 long as they have the same size).
6672
6673 Semantics:
6674 """"""""""
6675
6676 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6677 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6678 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6679 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6680 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6681 pointers) types with the same address space through this instruction.
6682 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6683 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6684
6685 Example:
6686 """"""""
6687
6688 .. code-block:: llvm
6689
6690       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6691       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6692       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6693       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6694
6695 .. _i_addrspacecast:
6696
6697 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6699
6700 Syntax:
6701 """""""
6702
6703 ::
6704
6705       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6706
6707 Overview:
6708 """""""""
6709
6710 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6711 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6712
6713 Arguments:
6714 """"""""""
6715
6716 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6717 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6718 address space.
6719
6720 Semantics:
6721 """"""""""
6722
6723 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6724 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6725 value modification, depending on the target and the address space
6726 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6727 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6728 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6729 location.
6730
6731 Example:
6732 """"""""
6733
6734 .. code-block:: llvm
6735
6736       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6737       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6738       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6739
6740 .. _otherops:
6741
6742 Other Operations
6743 ----------------
6744
6745 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6746 which defy better classification.
6747
6748 .. _i_icmp:
6749
6750 '``icmp``' Instruction
6751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6752
6753 Syntax:
6754 """""""
6755
6756 ::
6757
6758       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6759
6760 Overview:
6761 """""""""
6762
6763 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6764 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6765 pointer, or pointer vector operands.
6766
6767 Arguments:
6768 """"""""""
6769
6770 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6771 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6772 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6773
6774 #. ``eq``: equal
6775 #. ``ne``: not equal
6776 #. ``ugt``: unsigned greater than
6777 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6778 #. ``ult``: unsigned less than
6779 #. ``ule``: unsigned less or equal
6780 #. ``sgt``: signed greater than
6781 #. ``sge``: signed greater or equal
6782 #. ``slt``: signed less than
6783 #. ``sle``: signed less or equal
6784
6785 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6786 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6787 must also be identical types.
6788
6789 Semantics:
6790 """"""""""
6791
6792 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6793 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6794 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6795
6796 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6797    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6798 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6799    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6800 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6801    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6802 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6803    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6804 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6805    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6806 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6807    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6808 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6809    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6810 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6811    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6812 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6813    if ``op1`` is less than ``op2``.
6814 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6815    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6816
6817 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6818 are compared as if they were integers.
6819
6820 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6821 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6822 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6823
6824 Example:
6825 """"""""
6826
6827 .. code-block:: llvm
6828
6829       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6830       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6831       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6832       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6833       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6834       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6835
6836 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6837 ``icmp`` instruction.
6838
6839 .. _i_fcmp:
6840
6841 '``fcmp``' Instruction
6842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6843
6844 Syntax:
6845 """""""
6846
6847 ::
6848
6849       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6850
6851 Overview:
6852 """""""""
6853
6854 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6855 values based on comparison of its operands.
6856
6857 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6858 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6859
6860 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6861 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6862 compared.
6863
6864 Arguments:
6865 """"""""""
6866
6867 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6868 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6869 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6870
6871 #. ``false``: no comparison, always returns false
6872 #. ``oeq``: ordered and equal
6873 #. ``ogt``: ordered and greater than
6874 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6875 #. ``olt``: ordered and less than
6876 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6877 #. ``one``: ordered and not equal
6878 #. ``ord``: ordered (no nans)
6879 #. ``ueq``: unordered or equal
6880 #. ``ugt``: unordered or greater than
6881 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6882 #. ``ult``: unordered or less than
6883 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6884 #. ``une``: unordered or not equal
6885 #. ``uno``: unordered (either nans)
6886 #. ``true``: no comparison, always returns true
6887
6888 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6889 that either operand may be a QNAN.
6890
6891 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6892 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6893 type. They must have identical types.
6894
6895 Semantics:
6896 """"""""""
6897
6898 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6899 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6900 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6901 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6902
6903 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6904 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6905    is equal to ``op2``.
6906 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6907    is greater than ``op2``.
6908 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6909    is greater than or equal to ``op2``.
6910 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6911    is less than ``op2``.
6912 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6913    is less than or equal to ``op2``.
6914 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6915    is not equal to ``op2``.
6916 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6917 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6918    equal to ``op2``.
6919 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6920    greater than ``op2``.
6921 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6922    greater than or equal to ``op2``.
6923 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6924    less than ``op2``.
6925 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6926    less than or equal to ``op2``.
6927 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6928    not equal to ``op2``.
6929 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6930 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6931
6932 Example:
6933 """"""""
6934
6935 .. code-block:: llvm
6936
6937       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6938       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6939       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6940       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6941
6942 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6943 ``fcmp`` instruction.
6944
6945 .. _i_phi:
6946
6947 '``phi``' Instruction
6948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6949
6950 Syntax:
6951 """""""
6952
6953 ::
6954
6955       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6956
6957 Overview:
6958 """""""""
6959
6960 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6961 graph representing the function.
6962
6963 Arguments:
6964 """"""""""
6965
6966 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6967 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6968 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6969 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6970 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6971 label arguments.
6972
6973 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6974 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6975 block.
6976
6977 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6978 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6979 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6980 instruction's return value on the same edge).
6981
6982 Semantics:
6983 """"""""""
6984
6985 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6986 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6987 executed just prior to the current block.
6988
6989 Example:
6990 """"""""
6991
6992 .. code-block:: llvm
6993
6994     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6995       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6996       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6997       br label %Loop
6998
6999 .. _i_select:
7000
7001 '``select``' Instruction
7002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7003
7004 Syntax:
7005 """""""
7006
7007 ::
7008
7009       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7010
7011       selty is either i1 or {<N x i1>}
7012
7013 Overview:
7014 """""""""
7015
7016 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7017 condition, without IR-level branching.
7018
7019 Arguments:
7020 """"""""""
7021
7022 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7023 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7024 class <t_firstclass>` type.
7025
7026 Semantics:
7027 """"""""""
7028
7029 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7030 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7031 argument.
7032
7033 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7034 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7035
7036 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7037 same size, then an entire vector is selected.
7038
7039 Example:
7040 """"""""
7041
7042 .. code-block:: llvm
7043
7044       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7045
7046 .. _i_call:
7047
7048 '``call``' Instruction
7049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7050
7051 Syntax:
7052 """""""
7053
7054 ::
7055
7056       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7057
7058 Overview:
7059 """""""""
7060
7061 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7062
7063 Arguments:
7064 """"""""""
7065
7066 This instruction requires several arguments:
7067
7068 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7069    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7070    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7071    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7072    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7073
7074    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7075       recursive cycle in the call graph.
7076    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7077       forwarded in place.
7078
7079    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7080    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7081    rules:
7082
7083    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7084      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7085    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7086      produced by the call or void.
7087    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7088      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7089      in address space.
7090    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7091    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7092      returned, and inalloca, must match.
7093    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7094      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7095      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7096
7097    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7098    the following conditions are met:
7099
7100    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7101    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7102       uses value of call or is void).
7103    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7104       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7105    -  `Platform-specific constraints are
7106       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7107
7108 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7109    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7110    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7111    calling convention of the call must match the calling convention of
7112    the target function, or else the behavior is undefined.
7113 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7114    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7115    are valid here.
7116 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7117    type of the return value. Functions that return no value are marked
7118    ``void``.
7119 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7120    being invoked. The argument types must match the types implied by
7121    this signature. This type can be omitted if the function is not
7122    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7123    function.
7124 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7125    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7126    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7127    to function value.
7128 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7129    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7130    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7131    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7132    extra arguments can be specified.
7133 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7134    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7135    attributes are valid here.
7136
7137 Semantics:
7138 """"""""""
7139
7140 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7141 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7142 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7143 flow continues with the instruction after the function call, and the
7144 return value of the function is bound to the result argument.
7145
7146 Example:
7147 """"""""
7148
7149 .. code-block:: llvm
7150
7151       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7152       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7153       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7154       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7155       call void %foo(i8 97 signext)
7156
7157       %struct.A = type { i32, i8 }
7158       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7159       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7160       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7161       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7162       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7163
7164 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7165 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7166 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7167 This is something we'd like to change in the future to provide better
7168 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7169
7170 .. _i_va_arg:
7171
7172 '``va_arg``' Instruction
7173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7174
7175 Syntax:
7176 """""""
7177
7178 ::
7179
7180       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7181
7182 Overview:
7183 """""""""
7184
7185 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7186 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7187 the ``va_arg`` macro in C.
7188
7189 Arguments:
7190 """"""""""
7191
7192 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7193 argument. It returns a value of the specified argument type and
7194 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7195 type of ``va_list`` is target specific.
7196
7197 Semantics:
7198 """"""""""
7199
7200 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7201 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7202 the next argument. For more information, see the variable argument
7203 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7204
7205 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7206 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7207 function.
7208
7209 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7210 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7211
7212 Example:
7213 """"""""
7214
7215 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7216
7217 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7218 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7219 types on any target.
7220
7221 .. _i_landingpad:
7222
7223 '``landingpad``' Instruction
7224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7225
7226 Syntax:
7227 """""""
7228
7229 ::
7230
7231       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
7232       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
7233
7234       <clause> := catch <type> <value>
7235       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7236
7237 Overview:
7238 """""""""
7239
7240 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7241 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7242 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7243 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7244 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
7245 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7246
7247 Arguments:
7248 """"""""""
7249
7250 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
7251 function associated with the unwinding mechanism. The optional
7252 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7253
7254 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7255 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7256 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7257 clause takes an array constant as its argument. Use
7258 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7259 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7260 the ``cleanup`` flag.
7261
7262 Semantics:
7263 """"""""""
7264
7265 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7266 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
7267 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7268 calling conventions, how the personality function results are
7269 represented in LLVM IR is target specific.
7270
7271 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7272 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7273 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7274 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7275 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7276 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7277 unwinding continues further up the call stack.
7278
7279 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7280
7281 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7282    of an '``invoke``' instruction.
7283 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7284    first non-PHI instruction.
7285 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7286    pad block.
7287 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7288    '``landingpad``' instruction.
7289 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
7290    personality function.
7291
7292 Example:
7293 """"""""
7294
7295 .. code-block:: llvm
7296
7297       ;; A landing pad which can catch an integer.
7298       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7299                catch i8** @_ZTIi
7300       ;; A landing pad that is a cleanup.
7301       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7302                cleanup
7303       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7304       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
7305                catch i8** @_ZTIi
7306                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7307
7308 .. _intrinsics:
7309
7310 Intrinsic Functions
7311 ===================
7312
7313 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7314 have well known names and semantics and are required to follow certain
7315 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7316 for the LLVM language that does not require changing all of the
7317 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7318 reader/writer, the parser, etc...).
7319
7320 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7321 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7322 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7323 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7324 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7325 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7326 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7327 are added that they be documented here.
7328
7329 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7330 represents a family of functions that perform the same operation but on
7331 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7332 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7333 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7334 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7335 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7336 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7337 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7338 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7339 argument or the result.
7340
7341 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7342 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7343 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7344 whose type is matched against another type do not. For example, the
7345 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7346 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7347 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7348 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7349 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7350 type is matched against the return type, it does not require its own
7351 name suffix.
7352
7353 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7354 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7355
7356 .. _int_varargs:
7357
7358 Variable Argument Handling Intrinsics
7359 -------------------------------------
7360
7361 Variable argument support is defined in LLVM with the
7362 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7363 functions. These functions are related to the similarly named macros
7364 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7365
7366 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7367 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7368 does not define what this type is, so all transformations should be
7369 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7370
7371 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7372 variable argument handling intrinsic functions are used.
7373
7374 .. code-block:: llvm
7375
7376     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7377     ; it is merely an i8*.
7378     %struct.va_list = type { i8* }
7379
7380     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7381     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7382
7383     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7384       ; Initialize variable argument processing
7385       %ap = alloca %struct.va_list
7386       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7387       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7388
7389       ; Read a single integer argument
7390       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7391
7392       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7393       %aq = alloca i8*
7394       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7395       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7396       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7397
7398       ; Stop processing of arguments.
7399       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7400       ret i32 %tmp
7401     }
7402
7403     declare void @llvm.va_start(i8*)
7404     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7405     declare void @llvm.va_end(i8*)
7406
7407 .. _int_va_start:
7408
7409 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7411
7412 Syntax:
7413 """""""
7414
7415 ::
7416
7417       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7418
7419 Overview:
7420 """""""""
7421
7422 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7423 subsequent use by ``va_arg``.
7424
7425 Arguments:
7426 """"""""""
7427
7428 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7429
7430 Semantics:
7431 """"""""""
7432
7433 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7434 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7435 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7436 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7437 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7438 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7439 that out.
7440
7441 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7443
7444 Syntax:
7445 """""""
7446
7447 ::
7448
7449       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7450
7451 Overview:
7452 """""""""
7453
7454 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7455 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7456
7457 Arguments:
7458 """"""""""
7459
7460 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7461
7462 Semantics:
7463 """"""""""
7464
7465 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7466 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7467 element to which the argument points. Calls to
7468 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7469 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7470 ``llvm.va_end``.
7471
7472 .. _int_va_copy:
7473
7474 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7476
7477 Syntax:
7478 """""""
7479
7480 ::
7481
7482       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7483
7484 Overview:
7485 """""""""
7486
7487 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7488 from the source argument list to the destination argument list.
7489
7490 Arguments:
7491 """"""""""
7492
7493 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7494 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7495
7496 Semantics:
7497 """"""""""
7498
7499 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7500 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7501 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7502 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7503 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7504
7505 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7506 --------------------------------------
7507
7508 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7509 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7510 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7511 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7512
7513 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7514 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7515 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7516 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7517 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7518 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7519
7520 Experimental Statepoint Intrinsics
7521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7522
7523 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7524 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7525 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7526 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7527 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7528 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7529 described in :doc:`Statepoints`.
7530
7531 .. _int_gcroot:
7532
7533 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7535
7536 Syntax:
7537 """""""
7538
7539 ::
7540
7541       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7542
7543 Overview:
7544 """""""""
7545
7546 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7547 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7548
7549 Arguments:
7550 """"""""""
7551
7552 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7553 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7554 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7555 root.
7556
7557 Semantics:
7558 """"""""""
7559
7560 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7561 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7562 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7563 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7564 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7565
7566 .. _int_gcread:
7567
7568 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7570
7571 Syntax:
7572 """""""
7573
7574 ::
7575
7576       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7577
7578 Overview:
7579 """""""""
7580
7581 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7582 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7583 barriers.
7584
7585 Arguments:
7586 """"""""""
7587
7588 The second argument is the address to read from, which should be an
7589 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7590 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7591 runtime (otherwise null).
7592
7593 Semantics:
7594 """"""""""
7595
7596 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7597 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7598 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7599 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7600 algorithm <gc>`.
7601
7602 .. _int_gcwrite:
7603
7604 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7606
7607 Syntax:
7608 """""""
7609
7610 ::
7611
7612       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7613
7614 Overview:
7615 """""""""
7616
7617 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7618 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7619 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7620
7621 Arguments:
7622 """"""""""
7623
7624 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7625 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7626 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7627 object, Obj may be null.
7628
7629 Semantics:
7630 """"""""""
7631
7632 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7633 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7634 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7635 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7636 algorithm <gc>`.
7637
7638 Code Generator Intrinsics
7639 -------------------------
7640
7641 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7642 may only be implemented with code generator support.
7643
7644 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7646
7647 Syntax:
7648 """""""
7649
7650 ::
7651
7652       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7653
7654 Overview:
7655 """""""""
7656
7657 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7658 target-specific value indicating the return address of the current
7659 function or one of its callers.
7660
7661 Arguments:
7662 """"""""""
7663
7664 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7665 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7666 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7667 value.
7668
7669 Semantics:
7670 """"""""""
7671
7672 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7673 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7674 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7675 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7676 used for debugging purposes.
7677
7678 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7679 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7680 of the obvious source-language caller.
7681
7682 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7684
7685 Syntax:
7686 """""""
7687
7688 ::
7689
7690       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7691
7692 Overview:
7693 """""""""
7694
7695 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7696 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7697
7698 Arguments:
7699 """"""""""
7700
7701 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7702 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7703 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7704 value.
7705
7706 Semantics:
7707 """"""""""
7708
7709 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7710 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7711 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7712 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7713 used for debugging purposes.
7714
7715 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7716 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7717 of the obvious source-language caller.
7718
7719 '``llvm.frameescape``' and '``llvm.framerecover``' Intrinsics
7720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7721
7722 Syntax:
7723 """""""
7724
7725 ::
7726
7727       declare void @llvm.frameescape(...)
7728       declare i8* @llvm.framerecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7729
7730 Overview:
7731 """""""""
7732
7733 The '``llvm.frameescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7734 allocas, and the '``llvm.framerecover``' intrinsic applies those offsets to a
7735 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7736 computed during frame layout of the caller of ``llvm.frameescape``.
7737
7738 Arguments:
7739 """"""""""
7740
7741 All arguments to '``llvm.frameescape``' must be pointers to static allocas or
7742 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.frameescape``'
7743 once, and it can only do so from the entry block.
7744
7745 The ``func`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a constant
7746 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7747 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7748 other modules.
7749
7750 The ``fp`` argument to '``llvm.framerecover``' must be a frame
7751 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7752 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7753 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7754
7755 The ``idx`` argument to '``llvm.framerecover``' indicates which alloca passed to
7756 '``llvm.frameescape``' to recover. It is zero-indexed.
7757
7758 Semantics:
7759 """"""""""
7760
7761 These intrinsics allow a group of functions to access one stack memory
7762 allocation in an ancestor stack frame. The memory returned from
7763 '``llvm.frameallocate``' may be allocated prior to stack realignment, so the
7764 memory is only aligned to the ABI-required stack alignment.  Each function may
7765 only call '``llvm.frameallocate``' one or zero times from the function entry
7766 block.  The frame allocation intrinsic inhibits inlining, as any frame
7767 allocations in the inlined function frame are likely to be at a different
7768 offset from the one used by '``llvm.framerecover``' called with the
7769 uninlined function.
7770
7771 .. _int_read_register:
7772 .. _int_write_register:
7773
7774 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 ::
7781
7782       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7783       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7784       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7785       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7786       !0 = !{!"sp\00"}
7787
7788 Overview:
7789 """""""""
7790
7791 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7792 provides access to the named register. The register must be valid on
7793 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7794 with the register being read.
7795
7796 Semantics:
7797 """"""""""
7798
7799 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7800 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7801 the current value of the register, where possible.
7802
7803 This is useful to implement named register global variables that need
7804 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7805 bare-metal programs including OS kernels.
7806
7807 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7808 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7809 allocatable registers are not supported.
7810
7811 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7812 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7813 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7814 registers.
7815
7816 .. _int_stacksave:
7817
7818 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7820
7821 Syntax:
7822 """""""
7823
7824 ::
7825
7826       declare i8* @llvm.stacksave()
7827
7828 Overview:
7829 """""""""
7830
7831 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7832 of the function stack, for use with
7833 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7834 implementing language features like scoped automatic variable sized
7835 arrays in C99.
7836
7837 Semantics:
7838 """"""""""
7839
7840 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7841 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7842 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7843 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7844 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7845 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7846 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7847
7848 .. _int_stackrestore:
7849
7850 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7852
7853 Syntax:
7854 """""""
7855
7856 ::
7857
7858       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7859
7860 Overview:
7861 """""""""
7862
7863 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7864 the function stack to the state it was in when the corresponding
7865 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7866 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7867 sized arrays in C99.
7868
7869 Semantics:
7870 """"""""""
7871
7872 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7873
7874 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7876
7877 Syntax:
7878 """""""
7879
7880 ::
7881
7882       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7883
7884 Overview:
7885 """""""""
7886
7887 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7888 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7889 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7890 its performance characteristics.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7896 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7897 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7898 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7899 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7900 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7901 arguments must be constant integers.
7902
7903 Semantics:
7904 """"""""""
7905
7906 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7907 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7908 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7909 the processor cache for better performance.
7910
7911 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7913
7914 Syntax:
7915 """""""
7916
7917 ::
7918
7919       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7920
7921 Overview:
7922 """""""""
7923
7924 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7925 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7926 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7927 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7928 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7929 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7930 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7931 allow correlations of simulation runs.
7932
7933 Arguments:
7934 """"""""""
7935
7936 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7937
7938 Semantics:
7939 """"""""""
7940
7941 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7942 that do not support this intrinsic may ignore it.
7943
7944 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7946
7947 Syntax:
7948 """""""
7949
7950 ::
7951
7952       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7953
7954 Overview:
7955 """""""""
7956
7957 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7958 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7959 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7960 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7961 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7962 timings.
7963
7964 Semantics:
7965 """"""""""
7966
7967 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7968 memory. Implementations are allowed to either return a application
7969 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7970 is lowered to a constant 0.
7971
7972 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7973 running at and the host platform.
7974
7975 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7976 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7977
7978 Syntax:
7979 """""""
7980
7981 ::
7982
7983       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7984
7985 Overview:
7986 """""""""
7987
7988 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7989 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7990 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7991 flushes the instruction cache.
7992
7993 Semantics:
7994 """"""""""
7995
7996 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7997 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7998 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7999 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8000 privileges.
8001
8002 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8003 time library.
8004
8005 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8006 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8007
8008 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8010
8011 Syntax:
8012 """""""
8013
8014 ::
8015
8016       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8017                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8018
8019 Overview:
8020 """""""""
8021
8022 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8023 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8024 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8025 program at runtime.
8026
8027 Arguments:
8028 """"""""""
8029
8030 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8031 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8032 (mangled) function name for a set of counters.
8033
8034 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8035 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8036 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8037 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8038 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8039
8040 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8041 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8042
8043 Semantics:
8044 """"""""""
8045
8046 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8047 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8048 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8049 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8050 the ``llvm-profdata`` tool.
8051
8052 Standard C Library Intrinsics
8053 -----------------------------
8054
8055 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8056 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8057 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8058 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8059
8060 .. _int_memcpy:
8061
8062 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8064
8065 Syntax:
8066 """""""
8067
8068 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8069 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8070 support all bit widths however.
8071
8072 ::
8073
8074       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8075                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8076       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8077                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8078
8079 Overview:
8080 """""""""
8081
8082 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8083 source location to the destination location.
8084
8085 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8086 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8087 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8088
8089 Arguments:
8090 """"""""""
8091
8092 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8093 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8094 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8095 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8096 boolean indicating a volatile access.
8097
8098 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8099 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8100 are aligned to that boundary.
8101
8102 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8103 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8104 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8105
8106 Semantics:
8107 """"""""""
8108
8109 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8110 source location to the destination location, which are not allowed to
8111 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8112 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8113 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8114
8115 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8117
8118 Syntax:
8119 """""""
8120
8121 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8122 bit width and for different address space. Not all targets support all
8123 bit widths however.
8124
8125 ::
8126
8127       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8128                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8129       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8130                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8131
8132 Overview:
8133 """""""""
8134
8135 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8136 source location to the destination location. It is similar to the
8137 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8138 overlap.
8139
8140 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8141 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8142 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8143
8144 Arguments:
8145 """"""""""
8146
8147 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8148 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8149 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8150 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8151 boolean indicating a volatile access.
8152
8153 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8154 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8155 aligned to that boundary.
8156
8157 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8158 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8159 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8160
8161 Semantics:
8162 """"""""""
8163
8164 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8165 source location to the destination location, which may overlap. It
8166 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8167 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8168 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8169
8170 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8172
8173 Syntax:
8174 """""""
8175
8176 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8177 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8178 support all bit widths.
8179
8180 ::
8181
8182       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8183                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8184       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8185                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8186
8187 Overview:
8188 """""""""
8189
8190 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8191 particular byte value.
8192
8193 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8194 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8195 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8196
8197 Arguments:
8198 """"""""""
8199
8200 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8201 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8202 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8203 argument is the known alignment of the destination location.
8204
8205 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8206 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8207 that boundary.
8208
8209 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8210 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8211 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8212
8213 Semantics:
8214 """"""""""
8215
8216 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8217 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8218 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8219 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8220
8221 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8223
8224 Syntax:
8225 """""""
8226
8227 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8228 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8229 all types however.
8230
8231 ::
8232
8233       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8234       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8235       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8236       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8237       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8238
8239 Overview:
8240 """""""""
8241
8242 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8243 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8244 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8245 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8246 because there is no need to worry about errno being set).
8247 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8248
8249 Arguments:
8250 """"""""""
8251
8252 The argument and return value are floating point numbers of the same
8253 type.
8254
8255 Semantics:
8256 """"""""""
8257
8258 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8259 nonnegative floating point number.
8260
8261 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8263
8264 Syntax:
8265 """""""
8266
8267 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8268 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8269 all types however.
8270
8271 ::
8272
8273       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8274       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8275       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8276       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8277       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8278
8279 Overview:
8280 """""""""
8281
8282 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8283 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8284 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8285 used, the second argument remains a scalar integer value.
8286
8287 Arguments:
8288 """"""""""
8289
8290 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8291 raise to that power.
8292
8293 Semantics:
8294 """"""""""
8295
8296 This function returns the first value raised to the second power with an
8297 unspecified sequence of rounding operations.
8298
8299 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8301
8302 Syntax:
8303 """""""
8304
8305 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8306 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8307 all types however.
8308
8309 ::
8310
8311       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8312       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8313       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8314       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8315       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8316
8317 Overview:
8318 """""""""
8319
8320 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8321
8322 Arguments:
8323 """"""""""
8324
8325 The argument and return value are floating point numbers of the same
8326 type.
8327
8328 Semantics:
8329 """"""""""
8330
8331 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8332 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8333 conditions in the same way.
8334
8335 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8337
8338 Syntax:
8339 """""""
8340
8341 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8342 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8343 all types however.
8344
8345 ::
8346
8347       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8348       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8349       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8350       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8351       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8352
8353 Overview:
8354 """""""""
8355
8356 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8357
8358 Arguments:
8359 """"""""""
8360
8361 The argument and return value are floating point numbers of the same
8362 type.
8363
8364 Semantics:
8365 """"""""""
8366
8367 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8368 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8369 conditions in the same way.
8370
8371 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8373
8374 Syntax:
8375 """""""
8376
8377 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8378 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8379 all types however.
8380
8381 ::
8382
8383       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8384       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8385       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8386       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8387       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8388
8389 Overview:
8390 """""""""
8391
8392 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8393 specified (positive or negative) power.
8394
8395 Arguments:
8396 """"""""""
8397
8398 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8399 to raise to that power.
8400
8401 Semantics:
8402 """"""""""
8403
8404 This function returns the first value raised to the second power,
8405 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8406 handles error conditions in the same way.
8407
8408 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8410
8411 Syntax:
8412 """""""
8413
8414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8415 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8416 all types however.
8417
8418 ::
8419
8420       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8421       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8422       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8423       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8424       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8425
8426 Overview:
8427 """""""""
8428
8429 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8430
8431 Arguments:
8432 """"""""""
8433
8434 The argument and return value are floating point numbers of the same
8435 type.
8436
8437 Semantics:
8438 """"""""""
8439
8440 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8441 would, and handles error conditions in the same way.
8442
8443 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8444 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8445
8446 Syntax:
8447 """""""
8448
8449 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8450 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8451 all types however.
8452
8453 ::
8454
8455       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8456       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8457       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8458       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8459       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8460
8461 Overview:
8462 """""""""
8463
8464 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8465
8466 Arguments:
8467 """"""""""
8468
8469 The argument and return value are floating point numbers of the same
8470 type.
8471
8472 Semantics:
8473 """"""""""
8474
8475 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8476 would, and handles error conditions in the same way.
8477
8478 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8480
8481 Syntax:
8482 """""""
8483
8484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8485 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8486 all types however.
8487
8488 ::
8489
8490       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8491       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8492       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8493       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8494       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8495
8496 Overview:
8497 """""""""
8498
8499 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8500
8501 Arguments:
8502 """"""""""
8503
8504 The argument and return value are floating point numbers of the same
8505 type.
8506
8507 Semantics:
8508 """"""""""
8509
8510 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8511 would, and handles error conditions in the same way.
8512
8513 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8515
8516 Syntax:
8517 """""""
8518
8519 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8520 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8521 all types however.
8522
8523 ::
8524
8525       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8526       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8527       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8528       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8529       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8530
8531 Overview:
8532 """""""""
8533
8534 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8535
8536 Arguments:
8537 """"""""""
8538
8539 The argument and return value are floating point numbers of the same
8540 type.
8541
8542 Semantics:
8543 """"""""""
8544
8545 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8546 would, and handles error conditions in the same way.
8547
8548 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8550
8551 Syntax:
8552 """""""
8553
8554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8555 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8556 all types however.
8557
8558 ::
8559
8560       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8561       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8562       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8563       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8564       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8565
8566 Overview:
8567 """""""""
8568
8569 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8570
8571 Arguments:
8572 """"""""""
8573
8574 The argument and return value are floating point numbers of the same
8575 type.
8576
8577 Semantics:
8578 """"""""""
8579
8580 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8581 would, and handles error conditions in the same way.
8582
8583 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8585
8586 Syntax:
8587 """""""
8588
8589 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8590 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8591 all types however.
8592
8593 ::
8594
8595       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8596       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8597       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8598       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8599       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8600
8601 Overview:
8602 """""""""
8603
8604 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8605 operation.
8606
8607 Arguments:
8608 """"""""""
8609
8610 The argument and return value are floating point numbers of the same
8611 type.
8612
8613 Semantics:
8614 """"""""""
8615
8616 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8617 would, and does not set errno.
8618
8619 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8626 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8627 all types however.
8628
8629 ::
8630
8631       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8632       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8633       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8634       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8635       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8636
8637 Overview:
8638 """""""""
8639
8640 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8641 operand.
8642
8643 Arguments:
8644 """"""""""
8645
8646 The argument and return value are floating point numbers of the same
8647 type.
8648
8649 Semantics:
8650 """"""""""
8651
8652 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8653 would, and handles error conditions in the same way.
8654
8655 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8657
8658 Syntax:
8659 """""""
8660
8661 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8662 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8663 all types however.
8664
8665 ::
8666
8667       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8668       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8669       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8670       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8671       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8672
8673 Overview:
8674 """""""""
8675
8676 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8677 arguments.
8678
8679
8680 Arguments:
8681 """"""""""
8682
8683 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8684 type.
8685
8686 Semantics:
8687 """"""""""
8688
8689 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8690 fmin.
8691
8692 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8693 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8694 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8695 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8696
8697 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8699
8700 Syntax:
8701 """""""
8702
8703 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8704 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8705 all types however.
8706
8707 ::
8708
8709       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8710       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8711       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8712       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8713       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8714
8715 Overview:
8716 """""""""
8717
8718 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8719 arguments.
8720
8721
8722 Arguments:
8723 """"""""""
8724
8725 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8726 type.
8727
8728 Semantics:
8729 """"""""""
8730 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8731 fmax.
8732
8733 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8734 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8735 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8736 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8737
8738 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8740
8741 Syntax:
8742 """""""
8743
8744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8746 all types however.
8747
8748 ::
8749
8750       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8751       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8752       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8753       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8754       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8755
8756 Overview:
8757 """""""""
8758
8759 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8760 first operand and the sign of the second operand.
8761
8762 Arguments:
8763 """"""""""
8764
8765 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8766 type.
8767
8768 Semantics:
8769 """"""""""
8770
8771 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8772 functions would, and handles error conditions in the same way.
8773
8774 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8776
8777 Syntax:
8778 """""""
8779
8780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8781 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8782 all types however.
8783
8784 ::
8785
8786       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8787       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8788       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8789       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8790       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8791
8792 Overview:
8793 """""""""
8794
8795 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8796
8797 Arguments:
8798 """"""""""
8799
8800 The argument and return value are floating point numbers of the same
8801 type.
8802
8803 Semantics:
8804 """"""""""
8805
8806 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8807 would, and handles error conditions in the same way.
8808
8809 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8811
8812 Syntax:
8813 """""""
8814
8815 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8816 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8817 all types however.
8818
8819 ::
8820
8821       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8822       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8823       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8824       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8825       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8826
8827 Overview:
8828 """""""""
8829
8830 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8831
8832 Arguments:
8833 """"""""""
8834
8835 The argument and return value are floating point numbers of the same
8836 type.
8837
8838 Semantics:
8839 """"""""""
8840
8841 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8842 would, and handles error conditions in the same way.
8843
8844 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8846
8847 Syntax:
8848 """""""
8849
8850 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8851 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8852 all types however.
8853
8854 ::
8855
8856       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8857       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8858       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8859       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8860       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8861
8862 Overview:
8863 """""""""
8864
8865 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8866 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8867
8868 Arguments:
8869 """"""""""
8870
8871 The argument and return value are floating point numbers of the same
8872 type.
8873
8874 Semantics:
8875 """"""""""
8876
8877 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8878 would, and handles error conditions in the same way.
8879
8880 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8882
8883 Syntax:
8884 """""""
8885
8886 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8887 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8888 all types however.
8889
8890 ::
8891
8892       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8893       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8894       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8895       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8896       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8897
8898 Overview:
8899 """""""""
8900
8901 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8902 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8903 operand isn't an integer.
8904
8905 Arguments:
8906 """"""""""
8907
8908 The argument and return value are floating point numbers of the same
8909 type.
8910
8911 Semantics:
8912 """"""""""
8913
8914 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8915 would, and handles error conditions in the same way.
8916
8917 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8919
8920 Syntax:
8921 """""""
8922
8923 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8924 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8925 all types however.
8926
8927 ::
8928
8929       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8930       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8931       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8932       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8933       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8934
8935 Overview:
8936 """""""""
8937
8938 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8939 nearest integer.
8940
8941 Arguments:
8942 """"""""""
8943
8944 The argument and return value are floating point numbers of the same
8945 type.
8946
8947 Semantics:
8948 """"""""""
8949
8950 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8951 functions would, and handles error conditions in the same way.
8952
8953 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8955
8956 Syntax:
8957 """""""
8958
8959 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8960 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8961 all types however.
8962
8963 ::
8964
8965       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8966       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8967       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8968       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8969       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8970
8971 Overview:
8972 """""""""
8973
8974 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8975 nearest integer.
8976
8977 Arguments:
8978 """"""""""
8979
8980 The argument and return value are floating point numbers of the same
8981 type.
8982
8983 Semantics:
8984 """"""""""
8985
8986 This function returns the same values as the libm ``round``
8987 functions would, and handles error conditions in the same way.
8988
8989 Bit Manipulation Intrinsics
8990 ---------------------------
8991
8992 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8993 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8994
8995 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8997
8998 Syntax:
8999 """""""
9000
9001 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9002 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9003
9004 ::
9005
9006       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9007       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9008       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9009
9010 Overview:
9011 """""""""
9012
9013 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9014 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9015 These are useful for performing operations on data that is not in the
9016 target's native byte order.
9017
9018 Semantics:
9019 """"""""""
9020
9021 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9022 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9023 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9024 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9025 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9026 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9027 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9028 respectively).
9029
9030 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9032
9033 Syntax:
9034 """""""
9035
9036 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9037 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9038 support all bit widths or vector types, however.
9039
9040 ::
9041
9042       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9043       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9044       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9045       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9046       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9047       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9048
9049 Overview:
9050 """""""""
9051
9052 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9053 in a value.
9054
9055 Arguments:
9056 """"""""""
9057
9058 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9059 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9060 match the argument type.
9061
9062 Semantics:
9063 """"""""""
9064
9065 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9066 each element of a vector.
9067
9068 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9070
9071 Syntax:
9072 """""""
9073
9074 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9075 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9076 targets support all bit widths or vector types, however.
9077
9078 ::
9079
9080       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9081       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9082       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9083       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9084       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9085       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9086
9087 Overview:
9088 """""""""
9089
9090 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9091 leading zeros in a variable.
9092
9093 Arguments:
9094 """"""""""
9095
9096 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9097 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9098 type must match the first argument type.
9099
9100 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9101 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9102 defined result. Historically some architectures did not provide a
9103 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9104 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9105
9106 Semantics:
9107 """"""""""
9108
9109 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9110 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9111 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9112 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9113 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9114
9115 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117
9118 Syntax:
9119 """""""
9120
9121 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9122 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9123 support all bit widths or vector types, however.
9124
9125 ::
9126
9127       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9128       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9129       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9130       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9131       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9132       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9133
9134 Overview:
9135 """""""""
9136
9137 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9138 trailing zeros.
9139
9140 Arguments:
9141 """"""""""
9142
9143 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9144 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9145 type must match the first argument type.
9146
9147 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9148 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9149 defined result. Historically some architectures did not provide a
9150 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9151 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9152
9153 Semantics:
9154 """"""""""
9155
9156 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9157 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9158 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9159 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9160 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9161
9162 .. _int_overflow:
9163
9164 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9165 -----------------------------------
9166
9167 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9168
9169 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9171
9172 Syntax:
9173 """""""
9174
9175 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9176 on any integer bit width.
9177
9178 ::
9179
9180       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9181       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9182       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9183
9184 Overview:
9185 """""""""
9186
9187 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9188 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9189 occurred during the signed summation.
9190
9191 Arguments:
9192 """"""""""
9193
9194 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9195 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9196 bit width. The second element of the result structure must be of type
9197 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9198 addition.
9199
9200 Semantics:
9201 """"""""""
9202
9203 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9204 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9205 first element of which is the signed summation, and the second element
9206 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9207 overflow.
9208
9209 Examples:
9210 """""""""
9211
9212 .. code-block:: llvm
9213
9214       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9215       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9216       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9217       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9218
9219 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9221
9222 Syntax:
9223 """""""
9224
9225 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9226 on any integer bit width.
9227
9228 ::
9229
9230       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9231       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9232       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9233
9234 Overview:
9235 """""""""
9236
9237 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9238 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9239 occurred during the unsigned summation.
9240
9241 Arguments:
9242 """"""""""
9243
9244 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9245 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9246 bit width. The second element of the result structure must be of type
9247 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9248 addition.
9249
9250 Semantics:
9251 """"""""""
9252
9253 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9254 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9255 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9256 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9257
9258 Examples:
9259 """""""""
9260
9261 .. code-block:: llvm
9262
9263       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9264       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9265       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9266       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9267
9268 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9270
9271 Syntax:
9272 """""""
9273
9274 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9275 on any integer bit width.
9276
9277 ::
9278
9279       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9280       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9281       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9282
9283 Overview:
9284 """""""""
9285
9286 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9287 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9288 overflow occurred during the signed subtraction.
9289
9290 Arguments:
9291 """"""""""
9292
9293 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9294 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9295 bit width. The second element of the result structure must be of type
9296 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9297 subtraction.
9298
9299 Semantics:
9300 """"""""""
9301
9302 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9303 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9304 first element of which is the subtraction, and the second element of
9305 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9306 overflow.
9307
9308 Examples:
9309 """""""""
9310
9311 .. code-block:: llvm
9312
9313       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9314       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9315       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9316       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9317
9318 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9320
9321 Syntax:
9322 """""""
9323
9324 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9325 on any integer bit width.
9326
9327 ::
9328
9329       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9330       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9331       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9332
9333 Overview:
9334 """""""""
9335
9336 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9337 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9338 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9339
9340 Arguments:
9341 """"""""""
9342
9343 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9344 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9345 bit width. The second element of the result structure must be of type
9346 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9347 subtraction.
9348
9349 Semantics:
9350 """"""""""
9351
9352 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9353 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9354 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9355 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9356 overflow.
9357
9358 Examples:
9359 """""""""
9360
9361 .. code-block:: llvm
9362
9363       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9364       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9365       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9366       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9367
9368 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9370
9371 Syntax:
9372 """""""
9373
9374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9375 on any integer bit width.
9376
9377 ::
9378
9379       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9380       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9381       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9382
9383 Overview:
9384 """""""""
9385
9386 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9387 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9388 overflow occurred during the signed multiplication.
9389
9390 Arguments:
9391 """"""""""
9392
9393 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9394 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9395 bit width. The second element of the result structure must be of type
9396 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9397 multiplication.
9398
9399 Semantics:
9400 """"""""""
9401
9402 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9403 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9404 the first element of which is the multiplication, and the second element
9405 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9406 overflow.
9407
9408 Examples:
9409 """""""""
9410
9411 .. code-block:: llvm
9412
9413       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9414       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9415       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9416       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9417
9418 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9420
9421 Syntax:
9422 """""""
9423
9424 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9425 on any integer bit width.
9426
9427 ::
9428
9429       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9430       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9431       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9432
9433 Overview:
9434 """""""""
9435
9436 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9437 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9438 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9439
9440 Arguments:
9441 """"""""""
9442
9443 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9444 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9445 bit width. The second element of the result structure must be of type
9446 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9447 multiplication.
9448
9449 Semantics:
9450 """"""""""
9451
9452 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9453 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9454 the first element of which is the multiplication, and the second
9455 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9456 resulted in an overflow.
9457
9458 Examples:
9459 """""""""
9460
9461 .. code-block:: llvm
9462
9463       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9464       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9465       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9466       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9467
9468 Specialised Arithmetic Intrinsics
9469 ---------------------------------
9470
9471 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9473
9474 Syntax:
9475 """""""
9476
9477 ::
9478
9479       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9480       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9481
9482 Overview:
9483 """""""""
9484
9485 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9486 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9487 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9488 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9489 and add instructions.
9490
9491 Arguments:
9492 """"""""""
9493
9494 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9495 multiplicands, a and b, and an addend c.
9496
9497 Semantics:
9498 """"""""""
9499
9500 The expression:
9501
9502 ::
9503
9504       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9505
9506 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9507 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9508 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9509 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9510 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9511 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9512
9513 Examples:
9514 """""""""
9515
9516 .. code-block:: llvm
9517
9518       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9519
9520 Half Precision Floating Point Intrinsics
9521 ----------------------------------------
9522
9523 For most target platforms, half precision floating point is a
9524 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9525 but does not support computation in the format.
9526
9527 This means that code must first load the half-precision floating point
9528 value as an i16, then convert it to float with
9529 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9530 then be performed on the float value (including extending to double
9531 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9532 if needed, then converted to i16 with
9533 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9534 i16 value.
9535
9536 .. _int_convert_to_fp16:
9537
9538 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9540
9541 Syntax:
9542 """""""
9543
9544 ::
9545
9546       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9547       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9548
9549 Overview:
9550 """""""""
9551
9552 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9553 conventional floating point type to half precision floating point format.
9554
9555 Arguments:
9556 """"""""""
9557
9558 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9559 converted.
9560
9561 Semantics:
9562 """"""""""
9563
9564 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9565 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9566 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9567
9568 Examples:
9569 """""""""
9570
9571 .. code-block:: llvm
9572
9573       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9574       store i16 %res, i16* @x, align 2
9575
9576 .. _int_convert_from_fp16:
9577
9578 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9580
9581 Syntax:
9582 """""""
9583
9584 ::
9585
9586       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9587       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9588
9589 Overview:
9590 """""""""
9591
9592 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9593 conversion from half precision floating point format to single precision
9594 floating point format.
9595
9596 Arguments:
9597 """"""""""
9598
9599 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9600 converted.
9601
9602 Semantics:
9603 """"""""""
9604
9605 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9606 conversion from half single precision floating point format to single
9607 precision floating point format. The input half-float value is
9608 represented by an ``i16`` value.
9609
9610 Examples:
9611 """""""""
9612
9613 .. code-block:: llvm
9614
9615       %a = load i16, i16* @x, align 2
9616       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9617
9618 .. _dbg_intrinsics:
9619
9620 Debugger Intrinsics
9621 -------------------
9622
9623 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9624 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9625 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9626 document.
9627
9628 Exception Handling Intrinsics
9629 -----------------------------
9630
9631 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9632 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9633 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9634
9635 .. _int_trampoline:
9636
9637 Trampoline Intrinsics
9638 ---------------------
9639
9640 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9641 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9642 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9643 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9644 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9645 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9646 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9647 extension.
9648
9649 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9650 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9651 It can be created as follows:
9652
9653 .. code-block:: llvm
9654
9655       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9656       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9657       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9658       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9659       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9660
9661 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9662 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9663
9664 .. _int_it:
9665
9666 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9667 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9668
9669 Syntax:
9670 """""""
9671
9672 ::
9673
9674       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9675
9676 Overview:
9677 """""""""
9678
9679 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9680 turning it into a trampoline.
9681
9682 Arguments:
9683 """"""""""
9684
9685 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9686 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9687 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9688 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9689 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9690 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9691 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9692 bitcast to an ``i8*``.
9693
9694 Semantics:
9695 """"""""""
9696
9697 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9698 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9699 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9700 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9701 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9702 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9703 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9704 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9705 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9706 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9707 modified, then the effect of any later call to the returned function
9708 pointer is undefined.
9709
9710 .. _int_at:
9711
9712 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9714
9715 Syntax:
9716 """""""
9717
9718 ::
9719
9720       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9721
9722 Overview:
9723 """""""""
9724
9725 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9726 a trampoline (passed as ``tramp``).
9727
9728 Arguments:
9729 """"""""""
9730
9731 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9732 code filled in by a previous call to
9733 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9734
9735 Semantics:
9736 """"""""""
9737
9738 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9739 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9740 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9741 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9742 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9743
9744 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9745 ---------------------------------------
9746
9747 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9748
9749 .. _int_mload:
9750
9751 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9753
9754 Syntax:
9755 """""""
9756 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9757
9758 ::
9759
9760       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9761       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9762
9763 Overview:
9764 """""""""
9765
9766 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes in the passthru operand.
9767
9768
9769 Arguments:
9770 """"""""""
9771
9772 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean 'i1' values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of passthru operand are the same vector types.
9773
9774
9775 Semantics:
9776 """"""""""
9777
9778 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9779 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9780
9781
9782 ::
9783
9784        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9785
9786        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9787        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9788        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9789
9790 .. _int_mstore:
9791
9792 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9794
9795 Syntax:
9796 """""""
9797 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9798
9799 ::
9800
9801        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9802        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9803
9804 Overview:
9805 """""""""
9806
9807 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9808
9809 Arguments:
9810 """"""""""
9811
9812 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9813
9814
9815 Semantics:
9816 """"""""""
9817
9818 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9819 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9820
9821 ::
9822
9823        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9824
9825        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9826        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9827        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9828        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9829
9830
9831 Memory Use Markers
9832 ------------------
9833
9834 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9835 memory objects and ranges where variables are immutable.
9836
9837 .. _int_lifestart:
9838
9839 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9841
9842 Syntax:
9843 """""""
9844
9845 ::
9846
9847       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9848
9849 Overview:
9850 """""""""
9851
9852 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9853 object's lifetime.
9854
9855 Arguments:
9856 """"""""""
9857
9858 The first argument is a constant integer representing the size of the
9859 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9860 to the object.
9861
9862 Semantics:
9863 """"""""""
9864
9865 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9866 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9867 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9868 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9869
9870 .. _int_lifeend:
9871
9872 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9874
9875 Syntax:
9876 """""""
9877
9878 ::
9879
9880       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9881
9882 Overview:
9883 """""""""
9884
9885 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9886 object's lifetime.
9887
9888 Arguments:
9889 """"""""""
9890
9891 The first argument is a constant integer representing the size of the
9892 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9893 to the object.
9894
9895 Semantics:
9896 """"""""""
9897
9898 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9899 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9900 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9901 object following this intrinsic may be removed as dead.
9902
9903 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9905
9906 Syntax:
9907 """""""
9908
9909 ::
9910
9911       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9912
9913 Overview:
9914 """""""""
9915
9916 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9917 a memory object will not change.
9918
9919 Arguments:
9920 """"""""""
9921
9922 The first argument is a constant integer representing the size of the
9923 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9924 to the object.
9925
9926 Semantics:
9927 """"""""""
9928
9929 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9930 the return value, the referenced memory location is constant and
9931 unchanging.
9932
9933 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9935
9936 Syntax:
9937 """""""
9938
9939 ::
9940
9941       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9942
9943 Overview:
9944 """""""""
9945
9946 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9947 memory object are mutable.
9948
9949 Arguments:
9950 """"""""""
9951
9952 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9953 The second argument is a constant integer representing the size of the
9954 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9955 pointer to the object.
9956
9957 Semantics:
9958 """"""""""
9959
9960 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9961
9962 General Intrinsics
9963 ------------------
9964
9965 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9966 purpose.
9967
9968 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9970
9971 Syntax:
9972 """""""
9973
9974 ::
9975
9976       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9977
9978 Overview:
9979 """""""""
9980
9981 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9982
9983 Arguments:
9984 """"""""""
9985
9986 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9987 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9988 source file name, and the last argument is the line number.
9989
9990 Semantics:
9991 """"""""""
9992
9993 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9994 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9995 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9996 ignored by code generation and optimization.
9997
9998 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10000
10001 Syntax:
10002 """""""
10003
10004 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10005 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10006 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10007 '``0``'.
10008
10009 ::
10010
10011       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10012       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10013       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10014       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10015       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10016
10017 Overview:
10018 """""""""
10019
10020 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10021
10022 Arguments:
10023 """"""""""
10024
10025 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10026 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10027 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10028 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10029
10030 Semantics:
10031 """"""""""
10032
10033 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10034 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10035 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10036 generation and optimization.
10037
10038 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10039 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10040
10041 Syntax:
10042 """""""
10043
10044 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10045 any integer bit width.
10046
10047 ::
10048
10049       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10050       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10051       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10052       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10053       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10054
10055 Overview:
10056 """""""""
10057
10058 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10059
10060 Arguments:
10061 """"""""""
10062
10063 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10064 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10065 global string which is the source file name, and the last argument is
10066 the line number. It returns the value of the first argument.
10067
10068 Semantics:
10069 """"""""""
10070
10071 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10072 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10073 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10074 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10075
10076 '``llvm.trap``' Intrinsic
10077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10078
10079 Syntax:
10080 """""""
10081
10082 ::
10083
10084       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10085
10086 Overview:
10087 """""""""
10088
10089 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10090
10091 Arguments:
10092 """"""""""
10093
10094 None.
10095
10096 Semantics:
10097 """"""""""
10098
10099 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10100 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10101 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10102
10103 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10104 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10105
10106 Syntax:
10107 """""""
10108
10109 ::
10110
10111       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10112
10113 Overview:
10114 """""""""
10115
10116 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10117
10118 Arguments:
10119 """"""""""
10120
10121 None.
10122
10123 Semantics:
10124 """"""""""
10125
10126 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10127 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10128 debugger.
10129
10130 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10132
10133 Syntax:
10134 """""""
10135
10136 ::
10137
10138       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10139
10140 Overview:
10141 """""""""
10142
10143 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10144 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10145 is placed on the stack before local variables.
10146
10147 Arguments:
10148 """"""""""
10149
10150 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10151 The first argument is the value loaded from the stack guard
10152 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10153 enough space to hold the value of the guard.
10154
10155 Semantics:
10156 """"""""""
10157
10158 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10159 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10160 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10161 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10162 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10163 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10164 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10165
10166 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10168
10169 Syntax:
10170 """""""
10171
10172 ::
10173
10174       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10175
10176 Overview:
10177 """""""""
10178
10179 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10180 created stack protector and if they are not equal calls the
10181 ``__stack_chk_fail()`` function.
10182
10183 Arguments:
10184 """"""""""
10185
10186 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10187 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10188
10189 Semantics:
10190 """"""""""
10191
10192 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10193 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10194 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10195
10196 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10197 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10198 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10199 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10200 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10201 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10202 codegen after the tail call decision has occurred.
10203
10204 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10206
10207 Syntax:
10208 """""""
10209
10210 ::
10211
10212       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10213       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10214
10215 Overview:
10216 """""""""
10217
10218 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10219 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10220 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10221 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10222 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10223 other object.
10224
10225 Arguments:
10226 """"""""""
10227
10228 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10229 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10230 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10231 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10232 only accepts constants.
10233
10234 Semantics:
10235 """"""""""
10236
10237 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10238 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10239 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10240 on the ``min`` argument).
10241
10242 '``llvm.expect``' Intrinsic
10243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10244
10245 Syntax:
10246 """""""
10247
10248 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10249 integer bit width.
10250
10251 ::
10252
10253       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10254       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10255       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10256
10257 Overview:
10258 """""""""
10259
10260 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10261 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10262
10263 Arguments:
10264 """"""""""
10265
10266 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10267 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10268 constant value, variables are not allowed.
10269
10270 Semantics:
10271 """"""""""
10272
10273 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10274
10275 '``llvm.assume``' Intrinsic
10276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10277
10278 Syntax:
10279 """""""
10280
10281 ::
10282
10283       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10284
10285 Overview:
10286 """""""""
10287
10288 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10289 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10290 of the code.
10291
10292 Arguments:
10293 """"""""""
10294
10295 The condition which the optimizer may assume is always true.
10296
10297 Semantics:
10298 """"""""""
10299
10300 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10301 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10302 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10303 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10304 violated during execution, the behavior is undefined.
10305
10306 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10307 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10308 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10309 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10310 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10311 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10312 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10313 optimizer.
10314
10315 .. _bitset.test:
10316
10317 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10319
10320 Syntax:
10321 """""""
10322
10323 ::
10324
10325       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10326
10327
10328 Arguments:
10329 """"""""""
10330
10331 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10332 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10333
10334 Overview:
10335 """""""""
10336
10337 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10338 member of the given bitset.
10339
10340 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10342
10343 Syntax:
10344 """""""
10345
10346 ::
10347
10348       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10349
10350 Overview:
10351 """""""""
10352
10353 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10354 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10355 with an invoke instruction.
10356
10357 Arguments:
10358 """"""""""
10359
10360 None.
10361
10362 Semantics:
10363 """"""""""
10364
10365 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10366 by codegen.
10367
10368 Stack Map Intrinsics
10369 --------------------
10370
10371 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10372 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10373 are described in :doc:`StackMaps`.