Make the llvm mangler depend only on DataLayout.
[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 which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name. Since this linkage exists for defining a dll interface, the
293     compiler, assembler and linker know it is externally referenced and
294     must refrain from deleting the symbol.
295
296 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
297 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
298
299 .. _callingconv:
300
301 Calling Conventions
302 -------------------
303
304 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
305 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
306 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
307 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
308 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
309 added in the future:
310
311 "``ccc``" - The C calling convention
312     This calling convention (the default if no other calling convention
313     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
314     convention supports varargs function calls and tolerates some
315     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
316     the function (as does normal C).
317 "``fastcc``" - The fast calling convention
318     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
319     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
320     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
321     code for the target, without having to conform to an externally
322     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
323     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
324     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
325     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
326     match the prototype of the function definition.
327 "``coldcc``" - The cold calling convention
328     This calling convention attempts to make code in the caller as
329     efficient as possible under the assumption that the call is not
330     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
331     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
332     This calling convention does not support varargs and requires the
333     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
334     function definition.
335 "``cc 10``" - GHC convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
338     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
339     by disabling callee save registers. This calling convention should
340     not be used lightly but only for specific situations such as an
341     alternative to the *register pinning* performance technique often
342     used when implementing functional programming languages. At the
343     moment only X86 supports this convention and it has the following
344     limitations:
345
346     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
347        floating point types are supported.
348     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
349        floating point parameters.
350
351     This calling convention supports `tail call
352     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
353     caller and callee are using it.
354 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
355     This calling convention has been implemented specifically for use by
356     the `High-Performance Erlang
357     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
358     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
359     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
360     registers for argument passing than the ordinary C calling
361     convention and defines no callee-saved registers. The calling
362     convention properly supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
364     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
365     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
366     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
367     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
368     bit).
369 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
370     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
371     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
372     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
373     platform's customary return register.
374 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
375     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
376     sequence in place of a call site. This convention forces the call
377     arguments into registers but allows them to be dynamcially
378     allocated. This can currently only be used with calls to
379     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
380     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 .. _visibilitystyles:
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 .. _namedtypes:
418
419 Named Types
420 -----------
421
422 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
423 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
424 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
425 specification is:
426
427 .. code-block:: llvm
428
429     %mytype = type { %mytype*, i32 }
430
431 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
432 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
433 expected with the syntax "%mytype".
434
435 Note that type names are aliases for the structural type that they
436 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
437 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
438 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
439 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
440 render all types of a particular shape. This means that if you have code
441 where two different source types end up having the same LLVM type, that
442 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
443 an important design point and isn't going to change.
444
445 .. _globalvars:
446
447 Global Variables
448 ----------------
449
450 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
451 instead of run-time.
452
453 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
454 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
455
456 Global variables in other translation units can also be declared, in which
457 case they don't have an initializer.
458
459 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
460 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
461 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
462 TLS model may be specified:
463
464 ``localdynamic``
465     For variables that are only used within the current shared library.
466 ``initialexec``
467     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
468 ``localexec``
469     For variables defined in the executable and only used within it.
470
471 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
472 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
473 more information on under which circumstances the different models may
474 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
475 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
476
477 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
478 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
479 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
480 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
481 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
482 variable.
483
484 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
485 constant, even if the final definition of the global is not. This
486 capability can be used to enable slightly better optimization of the
487 program, but requires the language definition to guarantee that
488 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
489 units that do not include the definition.
490
491 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
492 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
493 always define a pointer to their "content" type because they describe a
494 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
495 pointers.
496
497 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
498 that the address is not significant, only the content. Constants marked
499 like this can be merged with other constants if they have the same
500 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
501 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
502 whose address is significant.
503
504 A global variable may be declared to reside in a target-specific
505 numbered address space. For targets that support them, address spaces
506 may affect how optimizations are performed and/or what target
507 instructions are used to access the variable. The default address space
508 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
509
510 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
511 target supports it, it will emit globals to the section specified.
512
513 By default, global initializers are optimized by assuming that global
514 variables defined within the module are not modified from their
515 initial values before the start of the global initializer.  This is
516 true even for variables potentially accessible from outside the
517 module, including those with external linkage or appearing in
518 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
519 by marking the variable with ``externally_initialized``.
520
521 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
522 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
523 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
524 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
525 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
526 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
527 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
528 assume that the globals are densely packed in their section and try to
529 iterate over them as an array, alignment padding would break this
530 iteration.
531
532 For example, the following defines a global in a numbered address space
533 with an initializer, section, and alignment:
534
535 .. code-block:: llvm
536
537     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
538
539 The following example just declares a global variable
540
541 .. code-block:: llvm
542
543    @G = external global i32
544
545 The following example defines a thread-local global with the
546 ``initialexec`` TLS model:
547
548 .. code-block:: llvm
549
550     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
551
552 .. _functionstructure:
553
554 Functions
555 ---------
556
557 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
558 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
559 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
560 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
561 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
562 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
563 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
564 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
565 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
566 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
567
568 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
569 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
570 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
571 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
572 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
573 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
574 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
575
576 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
577 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
578 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
579 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
580 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
581 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
582 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
583 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
584 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
585
586 The first basic block in a function is special in two ways: it is
587 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
588 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
589 the entry block of a function). Because the block can have no
590 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
591
592 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
593 target supports it, it will emit functions to the section specified.
594
595 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
596 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
597 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
598 is specified, the function is forced to have at least that much
599 alignment. All alignments must be a power of 2.
600
601 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
602 be significant and two identical functions can be merged.
603
604 Syntax::
605
606     define [linkage] [visibility]
607            [cconv] [ret attrs]
608            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
609            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
610            [gc] [prefix Constant] { ... }
611
612 .. _langref_aliases:
613
614 Aliases
615 -------
616
617 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
618 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
619 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
620 :ref:`visibility style <visibility>`.
621
622 Syntax::
623
624     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
625
626 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
627 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
628 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
629 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
630 alias.
631
632 .. _namedmetadatastructure:
633
634 Named Metadata
635 --------------
636
637 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
638 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
639 operands for a named metadata.
640
641 Syntax::
642
643     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
644     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
645     !1 = metadata !{metadata !"one"}
646     !2 = metadata !{metadata !"two"}
647     ; A named metadata.
648     !name = !{!0, !1, !2}
649
650 .. _paramattrs:
651
652 Parameter Attributes
653 --------------------
654
655 The return type and each parameter of a function type may have a set of
656 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
657 used to communicate additional information about the result or
658 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
659 of the function, not of the function type, so functions with different
660 parameter attributes can have the same function type.
661
662 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
663 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
664 For example:
665
666 .. code-block:: llvm
667
668     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
669     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
670     declare signext i8 @returns_signed_char()
671
672 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
673 ``readonly``) come immediately after the argument list.
674
675 Currently, only the following parameter attributes are defined:
676
677 ``zeroext``
678     This indicates to the code generator that the parameter or return
679     value should be zero-extended to the extent required by the target's
680     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
681     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
682 ``signext``
683     This indicates to the code generator that the parameter or return
684     value should be sign-extended to the extent required by the target's
685     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
686     the callee (for a return value).
687 ``inreg``
688     This indicates that this parameter or return value should be treated
689     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
690     a function call or return (usually, by putting it in a register as
691     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
692     two different kinds of registers). Use of this attribute is
693     target-specific.
694 ``byval``
695     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
696     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
697     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
698     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
699     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
700     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
701     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
702     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
703     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
704     values.
705
706     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
707     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
708     form and the known alignment of the pointer specified to the call
709     site. If the alignment is not specified, then the code generator
710     makes a target-specific assumption.
711
712 .. _attr_inalloca:
713
714 ``inalloca``
715
716 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
717
718     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to get the
719     address of an outgoing argument to a ``call`` or ``invoke`` before
720     it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used to pass
721     arguments by value, but it guarantees that the argument will not be
722     copied.
723
724     To be :ref:`well formed <wellformed>`, the caller must pass in an
725     alloca value into an ``inalloca`` parameter, and an alloca may be
726     used as an ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can
727     only be applied to parameters that would be passed in memory and not
728     registers.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in conjunction
729     with other attributes that affect argument storage, like ``inreg``,
730     ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack space is
731     considered to be clobbered by any call that uses it, so any
732     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
733
734     Allocas passed with ``inalloca`` to a call must be in the opposite
735     order of the parameter list, meaning that the rightmost argument
736     must be allocated first.  If a call has inalloca arguments, no other
737     allocas can occur between the first alloca used by the call and the
738     call site, unless they are are cleared by calls to
739     :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`.  Violating these rules
740     results in undefined behavior at runtime.
741
742     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
743     attribute.
744
745 ``sret``
746     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
747     structure that is the return value of the function in the source
748     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
749     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
750     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
751     the first parameter. This is not a valid attribute for return
752     values.
753 ``noalias``
754     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
755     the argument or return value do not alias pointer values which are
756     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
757     call to the parent function, dependencies between memory references
758     from before or after the call and from those during the call are
759     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
760     value used in that call. The caller shares the responsibility with
761     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
762     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
763     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
764
765     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
766     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
767     though it is slightly weaker.
768
769     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
770     while LLVM's ``noalias`` is.
771 ``nocapture``
772     This indicates that the callee does not make any copies of the
773     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
774     attribute for return values.
775
776 .. _nest:
777
778 ``nest``
779     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
780     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
781     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
782
783 ``returned``
784     This indicates that the function always returns the argument as its return
785     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
786     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
787     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
788     the callee. The parameter and the function return type must be valid
789     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
790     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
791
792 .. _gc:
793
794 Garbage Collector Names
795 -----------------------
796
797 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
798 string:
799
800 .. code-block:: llvm
801
802     define void @f() gc "name" { ... }
803
804 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
805 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
806 support the named garbage collection algorithm.
807
808 .. _prefixdata:
809
810 Prefix Data
811 -----------
812
813 Prefix data is data associated with a function which the code generator
814 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
815 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
816 specific functions and make it available through the function pointer while
817 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
818 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
819 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
820 of the prefix data.
821
822 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
823 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
824 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
825 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
826 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
827 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
828 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
829 makes the format of the prefix data highly target dependent.
830
831 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
832 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
833 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
834 of the prefix data.
835
836 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
837 which encodes the ``nop`` instruction:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841     define void @f() prefix i8 144 { ... }
842
843 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
844 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
845 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
846
847 .. code-block:: llvm
848
849     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
850
851     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
852
853 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
854 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
855 optimizers but will not be emitted in the object file.
856
857 .. _attrgrp:
858
859 Attribute Groups
860 ----------------
861
862 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
863 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
864 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
865 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
866 group will capture the important command line flags used to build that file.
867
868 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
869 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
870 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
871 different groups are merged.
872
873 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
874 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
875
876 .. code-block:: llvm
877
878    ; Target-independent attributes:
879    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
880
881    ; Target-dependent attributes:
882    attributes #1 = { "no-sse" }
883
884    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
885    define void @f() #0 #1 { ... }
886
887 .. _fnattrs:
888
889 Function Attributes
890 -------------------
891
892 Function attributes are set to communicate additional information about
893 a function. Function attributes are considered to be part of the
894 function, not of the function type, so functions with different function
895 attributes can have the same function type.
896
897 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
898 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
899 example:
900
901 .. code-block:: llvm
902
903     define void @f() noinline { ... }
904     define void @f() alwaysinline { ... }
905     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
906     define void @f() optsize { ... }
907
908 ``alignstack(<n>)``
909     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
910     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
911     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
912     parentheses.
913 ``alwaysinline``
914     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
915     this function into callers whenever possible, ignoring any active
916     inlining size threshold for this caller.
917 ``builtin``
918     This indicates that the callee function at a call site should be
919     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
920     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
921     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
922     attribute.
923 ``cold``
924     This attribute indicates that this function is rarely called. When
925     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
926     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
927     weight.
928 ``inlinehint``
929     This attribute indicates that the source code contained a hint that
930     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
931     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
932     inliner.
933 ``minsize``
934     This attribute suggests that optimization passes and code generator
935     passes make choices that keep the code size of this function as small
936     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
937     performance in order to minimize the size of the generated code.
938 ``naked``
939     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
940     function. This can have very system-specific consequences.
941 ``nobuiltin``
942     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
943     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
944     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
945     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
946     and on function declarations and definitions.
947 ``noduplicate``
948     This attribute indicates that calls to the function cannot be
949     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
950     within its parent function, but may not be duplicated within
951     its parent function.
952
953     A function containing a ``noduplicate`` call may still
954     be an inlining candidate, provided that the call is not
955     duplicated by inlining. That implies that the function has
956     internal linkage and only has one call site, so the original
957     call is dead after inlining.
958 ``noimplicitfloat``
959     This attributes disables implicit floating point instructions.
960 ``noinline``
961     This attribute indicates that the inliner should never inline this
962     function in any situation. This attribute may not be used together
963     with the ``alwaysinline`` attribute.
964 ``nonlazybind``
965     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
966     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
967     startup time if the function is not called during program startup.
968 ``noredzone``
969     This attribute indicates that the code generator should not use a
970     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
971 ``noreturn``
972     This function attribute indicates that the function never returns
973     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
974     function ever does dynamically return.
975 ``nounwind``
976     This function attribute indicates that the function never returns
977     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
978     unwind, its runtime behavior is undefined.
979 ``optnone``
980     This function attribute indicates that the function is not optimized
981     by any optimization or code generator passes with the
982     exception of interprocedural optimization passes.
983     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
984     attribute; this attribute is also incompatible
985     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
986
987     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
988     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
989     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
990     candidates for inlining into the body of this function.
991 ``optsize``
992     This attribute suggests that optimization passes and code generator
993     passes make choices that keep the code size of this function low,
994     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
995     long as they do not significantly impact runtime performance.
996 ``readnone``
997     On a function, this attribute indicates that the function computes its
998     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
999     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1000     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1001     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1002     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1003     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1004     the ``C++`` exception throwing methods.
1005
1006     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1007     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1008     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1009 ``readonly``
1010     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1011     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1012     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1013     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1014     state that may be set in the caller. A readonly function always
1015     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1016     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1017     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1018     methods.
1019
1020     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1021     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1022     the pointer points to.
1023 ``returns_twice``
1024     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1025     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1026     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1027     functions.
1028 ``sanitize_address``
1029     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1030     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1031 ``sanitize_memory``
1032     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1033     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1034 ``sanitize_thread``
1035     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1036     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1037 ``ssp``
1038     This attribute indicates that the function should emit a stack
1039     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1040     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1041     return from the function to see if it has been overwritten. A
1042     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1043     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1044
1045     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1046     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1047     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1048       ``ssp-buffer-size``.
1049
1050     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1051     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1052     function will have an ``ssp`` attribute.
1053 ``sspreq``
1054     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1055     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1056     attribute.
1057
1058     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1059     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1060     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1061     an ``sspreq`` attribute.
1062 ``sspstrong``
1063     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1064     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1065     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1066     will enable protectors for functions with:
1067
1068     - Arrays of any size and type
1069     - Aggregates containing an array of any size and type.
1070     - Calls to alloca().
1071     - Local variables that have had their address taken.
1072
1073     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1074
1075     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1076     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1077     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1078 ``uwtable``
1079     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1080     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1081     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1082     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1083     units.
1084
1085 .. _moduleasm:
1086
1087 Module-Level Inline Assembly
1088 ----------------------------
1089
1090 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1091 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1092 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1093 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1094
1095 .. code-block:: llvm
1096
1097     module asm "inline asm code goes here"
1098     module asm "more can go here"
1099
1100 The strings can contain any character by escaping non-printable
1101 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1102 two digit hex code for the number.
1103
1104 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1105 assembly code is generated.
1106
1107 .. _langref_datalayout:
1108
1109 Data Layout
1110 -----------
1111
1112 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1113 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1114 simply:
1115
1116 .. code-block:: llvm
1117
1118     target datalayout = "layout specification"
1119
1120 The *layout specification* consists of a list of specifications
1121 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1122 with a letter and may include other information after the letter to
1123 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1124 as follows:
1125
1126 ``E``
1127     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1128     the bits with the most significance have the lowest address
1129     location.
1130 ``e``
1131     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1132     is, the bits with the least significance have the lowest address
1133     location.
1134 ``S<size>``
1135     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1136     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1137     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1138     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1139     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1140     alignment promotions.
1141 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1142     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1143     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1144     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1145     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1146     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1147     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1148 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1149     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1150     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1151 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1152     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1153     ``<size>``.
1154 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1155     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1156     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1157     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1158     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1159     targets.
1160 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1161     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1162     ``<size>``.
1163 ``m:<mangling>``
1164    If prerest, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1165    options are
1166    * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1167    * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1168    * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1169     symbols get a ``_`` prefix.
1170    * ``c``:  COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1171   functions also get a sufiix based on the frame size.
1172 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1173     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1174     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1175     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1176     this set are considered to support most general arithmetic operations
1177     efficiently.
1178
1179 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1180 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1181 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1182 specifications are given in this list:
1183
1184 -  ``E`` - big endian
1185 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1186 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1187    same as the default address space.
1188 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1189 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1190 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1191 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1192 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1193 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1194    alignment of 64-bits
1195 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1196 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1197 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1198 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1199 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1200 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1201 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1202
1203 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1204 following rules:
1205
1206 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1207    that specification is used.
1208 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1209    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1210    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1211    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1212    given the default specifications above, the i7 type will use the
1213    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1214    alignment of i64 (largest specified).
1215 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1216    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1217    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1218    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1219
1220 The function of the data layout string may not be what you expect.
1221 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1222 the code generator should use.
1223
1224 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1225 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1226 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1227 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1228 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1229 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1230 that require precise layout information, but this also prevents those
1231 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1232
1233 .. _langref_triple:
1234
1235 Target Triple
1236 -------------
1237
1238 A module may specify a target triple string that describes the target
1239 host. The syntax for the target triple is simply:
1240
1241 .. code-block:: llvm
1242
1243     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1244
1245 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1246 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1247
1248 ::
1249
1250     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1251     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1252
1253 This information is passed along to the backend so that it generates
1254 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1255 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1256
1257 .. _pointeraliasing:
1258
1259 Pointer Aliasing Rules
1260 ----------------------
1261
1262 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1263 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1264 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1265 to the following rules:
1266
1267 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1268    value it is *based* on.
1269 -  An address of a global variable is associated with the address range
1270    of the variable's storage.
1271 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1272    address range of the allocated storage.
1273 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1274    address.
1275 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1276    a function not defined within LLVM may be associated with address
1277    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1278    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1279    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1280
1281 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1282 following rules:
1283
1284 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1285    on the first operand of the ``getelementptr``.
1286 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1287    ``bitcast``.
1288 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1289    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1290    the pointer's value.
1291 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1292
1293 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1294 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1295
1296 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1297 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1298 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1299 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1300 alignment of the store.
1301
1302 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1303 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1304 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1305 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1306 alias analysis.
1307
1308 .. _volatile:
1309
1310 Volatile Memory Accesses
1311 ------------------------
1312
1313 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1314 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1315 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1316 volatile operations or change their order of execution relative to other
1317 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1318 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1319 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1320
1321 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1322 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1323 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1324 target-legal volatile load/store instructions.
1325
1326 .. admonition:: Rationale
1327
1328  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1329  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1330  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1331  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1332  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1333  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1334  do not violate the frontend's contract with the language.
1335
1336 .. _memmodel:
1337
1338 Memory Model for Concurrent Operations
1339 --------------------------------------
1340
1341 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1342 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1343 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1344 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1345
1346 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1347
1348 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1349 that
1350
1351 -  Is a superset of single-thread program order, and
1352 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1353    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1354    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1355    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1356    Constraints <ordering>`).
1357
1358 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1359 between a thread and signals executing inside that thread.
1360
1361 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1362 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1363 (defined) write operations (store instructions, atomic
1364 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1365 section, initialized globals are considered to have a write of the
1366 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1367 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1368 may see any write to the same byte, except:
1369
1370 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1371    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1372    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1373 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1374    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1375
1376 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1377
1378 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1379    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1380    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1381    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1382    synchronization.)
1383 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1384    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1385 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1386    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1387 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1388    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1389    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1390    constraints on how the choice is made.
1391 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1392
1393 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1394 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1395 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1396 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1397 than one instruction to read the series of bytes.
1398
1399 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1400 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1401 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1402 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1403 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1404 from an address, introducing a store can change a load that may see
1405 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1406
1407 .. _ordering:
1408
1409 Atomic Memory Ordering Constraints
1410 ----------------------------------
1411
1412 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1413 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1414 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1415 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1416 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1417 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1418 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1419 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1420 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1421 differently since they don't take an address. See that instruction's
1422 documentation for details.
1423
1424 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1425 :doc:`Atomics`.
1426
1427 ``unordered``
1428     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1429     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1430     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1431     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1432     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1433     to make them atomic in any interesting way.
1434 ``monotonic``
1435     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1436     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1437     address. All modification orders must be compatible with the
1438     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1439     orders can be combined to a global total order for the whole program
1440     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1441     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1442     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1443     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1444     happens before another atomic read of the same address, the later
1445     read must see the same value or a later value in the address's
1446     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1447     stronger) operations on the same address. If an address is written
1448     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1449     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1450     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1451     ``memory_order_relaxed``.
1452 ``acquire``
1453     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1454     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1455     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1456 ``release``
1457     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1458     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1459     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1460     complete description; see the C++0x definition of a release
1461     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1462     ``memory_order_release``.
1463 ``acq_rel`` (acquire+release)
1464     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1465     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1466 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1467     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1468     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1469     writes), there is a global total order on all
1470     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1471     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1472     modification orders of all the affected addresses. Each
1473     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1474     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1475     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1476
1477 .. _singlethread:
1478
1479 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1480 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1481 other operations running in the same thread (for example, in signal
1482 handlers).
1483
1484 .. _fastmath:
1485
1486 Fast-Math Flags
1487 ---------------
1488
1489 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1490 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1491 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1492 otherwise unsafe floating point operations
1493
1494 ``nnan``
1495    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1496    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1497    NaNs, but the value of the result is undefined.
1498
1499 ``ninf``
1500    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1501    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1502    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1503
1504 ``nsz``
1505    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1506    argument or result as insignificant.
1507
1508 ``arcp``
1509    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1510    argument rather than perform division.
1511
1512 ``fast``
1513    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1514    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1515    flag implies all the others.
1516
1517 .. _typesystem:
1518
1519 Type System
1520 ===========
1521
1522 The LLVM type system is one of the most important features of the
1523 intermediate representation. Being typed enables a number of
1524 optimizations to be performed on the intermediate representation
1525 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1526 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1527 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1528 not feasible to perform on normal three address code representations.
1529
1530 .. _t_void:
1531
1532 Void Type
1533 ---------
1534
1535 :Overview:
1536
1537
1538 The void type does not represent any value and has no size.
1539
1540 :Syntax:
1541
1542
1543 ::
1544
1545       void
1546
1547
1548 .. _t_function:
1549
1550 Function Type
1551 -------------
1552
1553 :Overview:
1554
1555
1556 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1557 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1558 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1559 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1560
1561 :Syntax:
1562
1563 ::
1564
1565       <returntype> (<parameter list>)
1566
1567 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1568 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1569 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1570 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1571 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1572 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1573
1574 :Examples:
1575
1576 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1577 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1578 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1579 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1580 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1581 | ``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. |
1582 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1583 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1584 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1585
1586 .. _t_firstclass:
1587
1588 First Class Types
1589 -----------------
1590
1591 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1592 Values of these types are the only ones which can be produced by
1593 instructions.
1594
1595 .. _t_single_value:
1596
1597 Single Value Types
1598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1599
1600 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1601
1602 .. _t_integer:
1603
1604 Integer Type
1605 """"""""""""
1606
1607 :Overview:
1608
1609 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1610 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1611 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1612
1613 :Syntax:
1614
1615 ::
1616
1617       iN
1618
1619 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1620 value.
1621
1622 Examples:
1623 *********
1624
1625 +----------------+------------------------------------------------+
1626 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1627 +----------------+------------------------------------------------+
1628 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1629 +----------------+------------------------------------------------+
1630 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1631 +----------------+------------------------------------------------+
1632
1633 .. _t_floating:
1634
1635 Floating Point Types
1636 """"""""""""""""""""
1637
1638 .. list-table::
1639    :header-rows: 1
1640
1641    * - Type
1642      - Description
1643
1644    * - ``half``
1645      - 16-bit floating point value
1646
1647    * - ``float``
1648      - 32-bit floating point value
1649
1650    * - ``double``
1651      - 64-bit floating point value
1652
1653    * - ``fp128``
1654      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1655
1656    * - ``x86_fp80``
1657      -  80-bit floating point value (X87)
1658
1659    * - ``ppc_fp128``
1660      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1661
1662 .. _t_x86mmx:
1663
1664 X86mmx Type
1665 """""""""""
1666
1667 :Overview:
1668
1669 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1670 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1671 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1672 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1673 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1674 of this type.
1675
1676 :Syntax:
1677
1678 ::
1679
1680       x86mmx
1681
1682
1683 .. _t_pointer:
1684
1685 Pointer Type
1686 """"""""""""
1687
1688 :Overview:
1689
1690 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1691 commonly used to reference objects in memory.
1692
1693 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1694 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1695 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1696 are target-specific.
1697
1698 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1699 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1700
1701 :Syntax:
1702
1703 ::
1704
1705       <type> *
1706
1707 :Examples:
1708
1709 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1710 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1711 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1712 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1713 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1714 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1715 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1716
1717 .. _t_vector:
1718
1719 Vector Type
1720 """""""""""
1721
1722 :Overview:
1723
1724 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1725 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1726 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1727 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1728 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1729
1730 :Syntax:
1731
1732 ::
1733
1734       < <# elements> x <elementtype> >
1735
1736 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1737 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1738 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1739
1740 :Examples:
1741
1742 +-------------------+--------------------------------------------------+
1743 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1744 +-------------------+--------------------------------------------------+
1745 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1746 +-------------------+--------------------------------------------------+
1747 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1748 +-------------------+--------------------------------------------------+
1749 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1750 +-------------------+--------------------------------------------------+
1751
1752 .. _t_label:
1753
1754 Label Type
1755 ^^^^^^^^^^
1756
1757 :Overview:
1758
1759 The label type represents code labels.
1760
1761 :Syntax:
1762
1763 ::
1764
1765       label
1766
1767 .. _t_metadata:
1768
1769 Metadata Type
1770 ^^^^^^^^^^^^^
1771
1772 :Overview:
1773
1774 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1775 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1776
1777 :Syntax:
1778
1779 ::
1780
1781       metadata
1782
1783 .. _t_aggregate:
1784
1785 Aggregate Types
1786 ^^^^^^^^^^^^^^^
1787
1788 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1789 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1790 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1791 aggregate types.
1792
1793 .. _t_array:
1794
1795 Array Type
1796 """"""""""
1797
1798 :Overview:
1799
1800 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1801 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1802 elements) and an underlying data type.
1803
1804 :Syntax:
1805
1806 ::
1807
1808       [<# elements> x <elementtype>]
1809
1810 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1811 be any type with a size.
1812
1813 :Examples:
1814
1815 +------------------+--------------------------------------+
1816 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1817 +------------------+--------------------------------------+
1818 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1819 +------------------+--------------------------------------+
1820 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1821 +------------------+--------------------------------------+
1822
1823 Here are some examples of multidimensional arrays:
1824
1825 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1826 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1827 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1828 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1829 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1830 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1831 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1832
1833 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1834 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1835 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1836 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1837 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1838 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1839 example.
1840
1841 .. _t_struct:
1842
1843 Structure Type
1844 """"""""""""""
1845
1846 :Overview:
1847
1848 The structure type is used to represent a collection of data members
1849 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1850 a size.
1851
1852 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1853 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1854 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1855 '``insertvalue``' instructions.
1856
1857 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1858 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1859 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1860 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1861 required to match what the underlying code generator expects.
1862
1863 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1864 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1865 identified types are always defined at the top level with a name.
1866 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1867 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1868 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1869
1870 :Syntax:
1871
1872 ::
1873
1874       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1875       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1876
1877 :Examples:
1878
1879 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1880 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1881 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1882 | ``{ 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``.  |
1883 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1884 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1885 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1886
1887 .. _t_opaque:
1888
1889 Opaque Structure Types
1890 """"""""""""""""""""""
1891
1892 :Overview:
1893
1894 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1895 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1896 notion of a forward declared structure.
1897
1898 :Syntax:
1899
1900 ::
1901
1902       %X = type opaque
1903       %52 = type opaque
1904
1905 :Examples:
1906
1907 +--------------+-------------------+
1908 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1909 +--------------+-------------------+
1910
1911 Constants
1912 =========
1913
1914 LLVM has several different basic types of constants. This section
1915 describes them all and their syntax.
1916
1917 Simple Constants
1918 ----------------
1919
1920 **Boolean constants**
1921     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1922     of the ``i1`` type.
1923 **Integer constants**
1924     Standard integers (such as '4') are constants of the
1925     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1926     integer types.
1927 **Floating point constants**
1928     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1929     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1930     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1931     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1932     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1933     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1934     point <t_floating>` type.
1935 **Null pointer constants**
1936     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1937     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1938
1939 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1940 floating point constants. For example, the form
1941 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1942 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1943 constants are required (and the only time that they are generated by the
1944 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1945 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1946 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1947 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1948 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1949
1950 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1951 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1952 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1953 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1954 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1955 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1956 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1957 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1958 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1959 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1960 will only work if they match the long double format on your target.
1961 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1962 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1963 (sign bit at the left).
1964
1965 There are no constants of type x86mmx.
1966
1967 .. _complexconstants:
1968
1969 Complex Constants
1970 -----------------
1971
1972 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1973 constants and smaller complex constants.
1974
1975 **Structure constants**
1976     Structure constants are represented with notation similar to
1977     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1978     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1979     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1980     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1981     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1982     must match those specified by the type.
1983 **Array constants**
1984     Array constants are represented with notation similar to array type
1985     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1986     square brackets (``[]``)). For example:
1987     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1988     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1989     match those specified by the type.
1990 **Vector constants**
1991     Vector constants are represented with notation similar to vector
1992     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1993     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1994     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1995     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1996     elements must match those specified by the type.
1997 **Zero initialization**
1998     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1999     value to zero of *any* type, including scalar and
2000     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2001     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2002     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2003 **Metadata node**
2004     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2005     type <t_metadata>`. For example:
2006     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2007     constants that are meant to be interpreted as part of the
2008     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2009     information such as debug info.
2010
2011 Global Variable and Function Addresses
2012 --------------------------------------
2013
2014 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2015 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2016 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2017 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2018 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2019 file:
2020
2021 .. code-block:: llvm
2022
2023     @X = global i32 17
2024     @Y = global i32 42
2025     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2026
2027 .. _undefvalues:
2028
2029 Undefined Values
2030 ----------------
2031
2032 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2033 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2034 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2035 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2036
2037 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2038 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2039 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2040 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2041
2042 .. code-block:: llvm
2043
2044       %A = add %X, undef
2045       %B = sub %X, undef
2046       %C = xor %X, undef
2047     Safe:
2048       %A = undef
2049       %B = undef
2050       %C = undef
2051
2052 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2053 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2054
2055 .. code-block:: llvm
2056
2057       %A = or %X, undef
2058       %B = and %X, undef
2059     Safe:
2060       %A = -1
2061       %B = 0
2062     Unsafe:
2063       %A = undef
2064       %B = undef
2065
2066 These logical operations have bits that are not always affected by the
2067 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2068 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2069 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2070 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2071 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2072 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2073 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2074 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2075
2076 .. code-block:: llvm
2077
2078       %A = select undef, %X, %Y
2079       %B = select undef, 42, %Y
2080       %C = select %X, %Y, undef
2081     Safe:
2082       %A = %X     (or %Y)
2083       %B = 42     (or %Y)
2084       %C = %Y
2085     Unsafe:
2086       %A = undef
2087       %B = undef
2088       %C = undef
2089
2090 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2091 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2092 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2093 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2094 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2095 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2096 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2097
2098 .. code-block:: llvm
2099
2100       %A = xor undef, undef
2101
2102       %B = undef
2103       %C = xor %B, %B
2104
2105       %D = undef
2106       %E = icmp lt %D, 4
2107       %F = icmp gte %D, 4
2108
2109     Safe:
2110       %A = undef
2111       %B = undef
2112       %C = undef
2113       %D = undef
2114       %E = undef
2115       %F = undef
2116
2117 This example points out that two '``undef``' operands are not
2118 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2119 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2120 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2121 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2122 its value over its "live range". This is true because the variable
2123 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2124 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2125 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2126 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2127 uses with" concept would not hold.
2128
2129 .. code-block:: llvm
2130
2131       %A = fdiv undef, %X
2132       %B = fdiv %X, undef
2133     Safe:
2134       %A = undef
2135     b: unreachable
2136
2137 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2138 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2139 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2140 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2141 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2142 However, in the second example, we can make a more aggressive
2143 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2144 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2145 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2146 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2147 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2148 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2149
2150 .. code-block:: llvm
2151
2152     a:  store undef -> %X
2153     b:  store %X -> undef
2154     Safe:
2155     a: <deleted>
2156     b: unreachable
2157
2158 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2159 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2160 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2161 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2162 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2163
2164 .. _poisonvalues:
2165
2166 Poison Values
2167 -------------
2168
2169 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2170 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2171 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2172 which results in undefined behavior.
2173
2174 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2175 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2176 the ``nsw`` flag.
2177
2178 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2179
2180 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2181 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2182    their dynamic predecessor basic block.
2183 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2184    in the dynamic callers of their functions.
2185 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2186    instructions that dynamically transfer control back to them.
2187 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2188    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2189    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2190 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2191    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2192    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2193    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2194 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2195    most recent preceding instruction with externally visible side
2196    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2197    operations <volatile>`.)
2198 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2199    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2200    multiple successors and the instruction is always executed when
2201    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2202    when control is transferred to another.
2203 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2204    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2205    be different if the terminator had transferred control to a different
2206    successor.
2207 -  Dependence is transitive.
2208
2209 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2210 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2211 on a poison value has undefined behavior.
2212
2213 Here are some examples:
2214
2215 .. code-block:: llvm
2216
2217     entry:
2218       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2219       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2220       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2221       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2222
2223       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2224       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2225
2226       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2227
2228       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2229       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2230       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2231       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2232
2233       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2234       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2235
2236     true:
2237       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2238                                            ; it has undefined behavior.
2239       br label %end
2240
2241     end:
2242       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2243                                            ; Both edges into this PHI are
2244                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2245                                            ; always results in a poison value.
2246
2247       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2248                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2249                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2250
2251       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2252                                            ; The same branch again, but this time the
2253                                            ; true block doesn't have side effects.
2254
2255     second_true:
2256       ; No side effects!
2257       ret void
2258
2259     second_end:
2260       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2261                                            ; on the store in %end. Also, it is
2262                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2263                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2264                                            ; behavior in this example).
2265
2266 .. _blockaddress:
2267
2268 Addresses of Basic Blocks
2269 -------------------------
2270
2271 ``blockaddress(@function, %block)``
2272
2273 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2274 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2275 Taking the address of the entry block is illegal.
2276
2277 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2278 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2279 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2280 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2281 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2282 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2283 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2284 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2285 instruction.
2286
2287 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2288 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2289
2290 .. _constantexprs:
2291
2292 Constant Expressions
2293 --------------------
2294
2295 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2296 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2297 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2298 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2299 The following is the syntax for constant expressions:
2300
2301 ``trunc (CST to TYPE)``
2302     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2303     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2304 ``zext (CST to TYPE)``
2305     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2306     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2307 ``sext (CST to TYPE)``
2308     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2309     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2310 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2311     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2312     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2313     must be floating point.
2314 ``fpext (CST to TYPE)``
2315     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2316     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2317     floating point.
2318 ``fptoui (CST to TYPE)``
2319     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2320     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2321     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2322     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2323     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2324 ``fptosi (CST to TYPE)``
2325     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2326     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2327     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2328     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2329     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2330 ``uitofp (CST to TYPE)``
2331     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2332     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2333     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2334     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2335     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2336 ``sitofp (CST to TYPE)``
2337     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2338     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2339     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2340     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2341     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2342 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2343     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2344     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2345     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2346     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2347 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2348     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2349     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2350     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2351     This one is *really* dangerous!
2352 ``bitcast (CST to TYPE)``
2353     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2354     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2355     instruction <i_bitcast>`.
2356 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2357     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2358     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2359     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2360 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2361     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2362     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2363     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2364     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2365 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2366     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2367 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2368     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2369 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2370     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2371 ``extractelement (VAL, IDX)``
2372     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2373     constants.
2374 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2375     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2376     constants.
2377 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2378     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2379     constants.
2380 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2381     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2382     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2383     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2384     least one index value must be specified.
2385 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2386     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2387     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2388     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2389     value must be specified.
2390 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2391     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2392     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2393     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2394     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2395     operations on floating point values are allowed).
2396
2397 Other Values
2398 ============
2399
2400 .. _inlineasmexprs:
2401
2402 Inline Assembler Expressions
2403 ----------------------------
2404
2405 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2406 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2407 value represents the inline assembler as a string (containing the
2408 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2409 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2410 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2411 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2412 assembler expression is:
2413
2414 .. code-block:: llvm
2415
2416     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2417
2418 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2419 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2420 Thus, typically we have:
2421
2422 .. code-block:: llvm
2423
2424     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2425
2426 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2427 marked as having side effects. This is done through the use of the
2428 '``sideeffect``' keyword, like so:
2429
2430 .. code-block:: llvm
2431
2432     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2433
2434 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2435 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2436 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2437 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2438 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2439 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2440
2441 .. code-block:: llvm
2442
2443     call void asm alignstack "eieio", ""()
2444
2445 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2446 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2447 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2448 the only supported dialects. An example is:
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2453
2454 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2455 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2456 keyword last.
2457
2458 Inline Asm Metadata
2459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2460
2461 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2462 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2463 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2464 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2465 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2466 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2467 it. For example:
2468
2469 .. code-block:: llvm
2470
2471     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2472     ...
2473     !42 = !{ i32 1234567 }
2474
2475 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2476 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2477 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2478 occurs on.
2479
2480 .. _metadata:
2481
2482 Metadata Nodes and Metadata Strings
2483 -----------------------------------
2484
2485 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2486 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2487 code generator. One example application of metadata is source-level
2488 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2489 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2490 preceding exclamation point ('``!``').
2491
2492 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2493 contain any character by escaping non-printable characters with
2494 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2495 "``!"test\00"``".
2496
2497 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2498 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2499 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2500 their operand. For example:
2501
2502 .. code-block:: llvm
2503
2504     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2505
2506 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2507 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2508 example:
2509
2510 .. code-block:: llvm
2511
2512     !foo =  metadata !{!4, !3}
2513
2514 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2515 function is using two metadata arguments:
2516
2517 .. code-block:: llvm
2518
2519     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2520
2521 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2522 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2523
2524 .. code-block:: llvm
2525
2526     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2527
2528 More information about specific metadata nodes recognized by the
2529 optimizers and code generator is found below.
2530
2531 '``tbaa``' Metadata
2532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2533
2534 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2535 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2536 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2537 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2538 custom alias analysis behavior for other languages.
2539
2540 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2541 to three fields, e.g.:
2542
2543 .. code-block:: llvm
2544
2545     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2546     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2547     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2548     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2549
2550 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2551 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2552 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2553 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2554 common names.
2555
2556 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2557 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2558 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2559 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2560 from multiple front-ends is handled conservatively.
2561
2562 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2563 indicates that the type is "constant" (meaning
2564 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2565 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2566
2567 '``tbaa.struct``' Metadata
2568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2569
2570 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2571 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2572 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2573 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2574 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2575 of the aggregate.
2576
2577 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2578 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2579
2580 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2581 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2582 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2583 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2584 its tbaa tag. e.g.:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2589
2590 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2591 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2592 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2593
2594 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2595 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2596 does not carry useful data and need not be preserved.
2597
2598 '``fpmath``' Metadata
2599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2600
2601 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2602 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2603 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2604 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2605 it. ULP is defined as follows:
2606
2607     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2608     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2609     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2610     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2611     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2612
2613 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2614 number representing the maximum relative error, for example:
2615
2616 .. code-block:: llvm
2617
2618     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2619
2620 '``range``' Metadata
2621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2622
2623 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2624 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2625 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2626 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2627 pair has the following properties:
2628
2629 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2630 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2631 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2632 -  The range is allowed to wrap.
2633 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2634    ``a!=b``.
2635
2636 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2637 they must be non-contiguous.
2638
2639 Examples:
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2644       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2645       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2646       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2647     ...
2648     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2649     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2650     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2651     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2652
2653 '``llvm.loop``'
2654 ^^^^^^^^^^^^^^^
2655
2656 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2657 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2658 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2659 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2660 specified with the name ``llvm.loop``.
2661
2662 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2663 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2664 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2665 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2666 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2667 constructs:
2668
2669 .. code-block:: llvm
2670
2671     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2672     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2673
2674 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2675 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2676 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2677 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2678
2679 .. code-block:: llvm
2680
2681       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2682     ...
2683     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2684     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2685
2686 '``llvm.mem``'
2687 ^^^^^^^^^^^^^^^
2688
2689 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2690 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2691
2692 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2694
2695 For a loop to be parallel, in addition to using
2696 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2697 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2698 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2699 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2700 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2701 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2702 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2703 body.
2704
2705 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2706 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2707 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2708
2709 .. code-block:: llvm
2710
2711    for.body:
2712      ...
2713      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2714      ...
2715      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2716      ...
2717      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2718
2719    for.end:
2720    ...
2721    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2722
2723 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2724 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2725 the loop identifier metadata node directly:
2726
2727 .. code-block:: llvm
2728
2729    outer.for.body:
2730    ...
2731
2732    inner.for.body:
2733      ...
2734      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2735      ...
2736      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2737      ...
2738      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2739
2740    inner.for.end:
2741      ...
2742      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2743      ...
2744      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2745      ...
2746      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2747
2748    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2749    ...
2750    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2751    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2752    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2753
2754 '``llvm.vectorizer``'
2755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2756
2757 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2758 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2759
2760 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2761 loop identification metadata.
2762
2763 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2765
2766 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2767 loop exactly ``N`` times.
2768
2769 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2770 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2771
2772 .. code-block:: llvm
2773
2774    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2775
2776 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2777 loop.
2778
2779 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2780 determined automatically.
2781
2782 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2784
2785 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2786 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2787 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2788 it believes it is valid to do so.
2789
2790 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2791 operand is an integer specifying the width. For example:
2792
2793 .. code-block:: llvm
2794
2795    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2796
2797 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2798 loop.
2799
2800 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2801 automatically.
2802
2803 Module Flags Metadata
2804 =====================
2805
2806 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2807 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2808 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2809 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2810 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2811 look it up.
2812
2813 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2814 Each triplet has the following form:
2815
2816 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2817    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2818    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2819    described below.
2820 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2821    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2822    including entries with the **Require** behavior).
2823 -  The third element is the value of the flag.
2824
2825 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2826 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2827 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2828 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2829 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2830 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2831
2832 The following behaviors are supported:
2833
2834 .. list-table::
2835    :header-rows: 1
2836    :widths: 10 90
2837
2838    * - Value
2839      - Behavior
2840
2841    * - 1
2842      - **Error**
2843            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2844            is that of the operands.
2845
2846    * - 2
2847      - **Warning**
2848            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2849            operand for the flag from the first module being linked.
2850
2851    * - 3
2852      - **Require**
2853            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2854            specified value after linking is performed. The value must be a
2855            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2856            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2857            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2858            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2859            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2860
2861    * - 4
2862      - **Override**
2863            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2864            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2865            differ, an error will be emitted.
2866
2867    * - 5
2868      - **Append**
2869            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2870
2871    * - 6
2872      - **AppendUnique**
2873            Appends the two values, which are required to be metadata
2874            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2875            during the append operation.
2876
2877 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2878 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2879 value) or **Override**.
2880
2881 An example of module flags:
2882
2883 .. code-block:: llvm
2884
2885     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2886     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2887     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2888     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2889       metadata !{
2890         metadata !"foo", i32 1
2891       }
2892     }
2893     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2894
2895 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2896    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2897    values are not equal.
2898
2899 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2900    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2901    '37'.
2902
2903 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2904    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2905    warning if their values are not equal.
2906
2907 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2908
2909    ::
2910
2911        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2912
2913    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2914    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2915    performed.
2916
2917 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2918 ----------------------------------------------------
2919
2920 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2921 collection in a special section called "image info". The metadata
2922 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2923 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2924 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2925 be merged rather than appended together.
2926
2927 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2928 following key-value pairs:
2929
2930 .. list-table::
2931    :header-rows: 1
2932    :widths: 30 70
2933
2934    * - Key
2935      - Value
2936
2937    * - ``Objective-C Version``
2938      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2939
2940    * - ``Objective-C Image Info Version``
2941      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2942        always 0.
2943
2944    * - ``Objective-C Image Info Section``
2945      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2946        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2947        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2948        Objective-C ABI version 2.
2949
2950    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2951      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2952        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2953        collection supported.
2954
2955    * - ``Objective-C GC Only``
2956      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2957        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2958        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2959
2960 Some important flag interactions:
2961
2962 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2963    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2964    2, then the resulting module has the
2965    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2966 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2967    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2968
2969 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2970 --------------------------------------------
2971
2972 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2973 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2974 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2975 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2976
2977 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2978 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2979 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2980 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2981 list of metadata strings defining linker options.
2982
2983 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2984 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2985 framework::
2986
2987     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2988        metadata !{
2989           metadata !{ metadata !"-lz" },
2990           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2991     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2992
2993 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2994 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2995 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2996 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2997 assembly writer or object file emitter.
2998
2999 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3000 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3001 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3002
3003 .. _intrinsicglobalvariables:
3004
3005 Intrinsic Global Variables
3006 ==========================
3007
3008 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3009 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3010 All globals of this sort should have a section specified as
3011 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3012 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3013
3014 .. _gv_llvmused:
3015
3016 The '``llvm.used``' Global Variable
3017 -----------------------------------
3018
3019 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3020 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3021 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3022 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3023 use of it is:
3024
3025 .. code-block:: llvm
3026
3027     @X = global i8 4
3028     @Y = global i32 123
3029
3030     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3031        i8* @X,
3032        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3033     ], section "llvm.metadata"
3034
3035 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3036 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3037 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3038 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3039 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3040 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3041 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3042
3043 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3044 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3045 molesting the symbol.
3046
3047 .. _gv_llvmcompilerused:
3048
3049 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3050 --------------------------------------------
3051
3052 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3053 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3054 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3055 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3056 by ``@llvm.used``.
3057
3058 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3059 and should not be exposed to source languages.
3060
3061 .. _gv_llvmglobalctors:
3062
3063 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3064 -------------------------------------------
3065
3066 .. code-block:: llvm
3067
3068     %0 = type { i32, void ()* }
3069     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3070
3071 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3072 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3073 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3074 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3075 is not defined.
3076
3077 .. _llvmglobaldtors:
3078
3079 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3080 -------------------------------------------
3081
3082 .. code-block:: llvm
3083
3084     %0 = type { i32, void ()* }
3085     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3086
3087 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3088 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3089 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3090 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3091 defined.
3092
3093 Instruction Reference
3094 =====================
3095
3096 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3097 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3098 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3099 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3100 :ref:`other instructions <otherops>`.
3101
3102 .. _terminators:
3103
3104 Terminator Instructions
3105 -----------------------
3106
3107 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3108 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3109 block should be executed after the current block is finished. These
3110 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3111 control flow, not values (the one exception being the
3112 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3113
3114 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3115 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3116 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3117 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3118
3119 .. _i_ret:
3120
3121 '``ret``' Instruction
3122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3123
3124 Syntax:
3125 """""""
3126
3127 ::
3128
3129       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3130       ret void                 ; Return from void function
3131
3132 Overview:
3133 """""""""
3134
3135 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3136 a value) from a function back to the caller.
3137
3138 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3139 value and then causes control flow, and one that just causes control
3140 flow to occur.
3141
3142 Arguments:
3143 """"""""""
3144
3145 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3146 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3147 class <t_firstclass>`' type.
3148
3149 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3150 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3151 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3152 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3153 value.
3154
3155 Semantics:
3156 """"""""""
3157
3158 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3159 the calling function's context. If the caller is a
3160 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3161 instruction after the call. If the caller was an
3162 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3163 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3164 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3165 value.
3166
3167 Example:
3168 """"""""
3169
3170 .. code-block:: llvm
3171
3172       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3173       ret void                        ; Return from a void function
3174       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3175
3176 .. _i_br:
3177
3178 '``br``' Instruction
3179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3180
3181 Syntax:
3182 """""""
3183
3184 ::
3185
3186       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3187       br label <dest>          ; Unconditional branch
3188
3189 Overview:
3190 """""""""
3191
3192 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3193 different basic block in the current function. There are two forms of
3194 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3195 unconditional branch.
3196
3197 Arguments:
3198 """"""""""
3199
3200 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3201 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3202 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3203
3204 Semantics:
3205 """"""""""
3206
3207 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3208 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3209 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3210 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3211
3212 Example:
3213 """"""""
3214
3215 .. code-block:: llvm
3216
3217     Test:
3218       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3219       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3220     IfEqual:
3221       ret i32 1
3222     IfUnequal:
3223       ret i32 0
3224
3225 .. _i_switch:
3226
3227 '``switch``' Instruction
3228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3229
3230 Syntax:
3231 """""""
3232
3233 ::
3234
3235       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3236
3237 Overview:
3238 """""""""
3239
3240 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3241 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3242 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3243 destinations.
3244
3245 Arguments:
3246 """"""""""
3247
3248 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3249 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3250 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3251 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3252
3253 Semantics:
3254 """"""""""
3255
3256 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3257 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3258 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3259 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3260 to the default destination.
3261
3262 Implementation:
3263 """""""""""""""
3264
3265 Depending on properties of the target machine and the particular
3266 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3267 different ways. For example, it could be generated as a series of
3268 chained conditional branches or with a lookup table.
3269
3270 Example:
3271 """"""""
3272
3273 .. code-block:: llvm
3274
3275      ; Emulate a conditional br instruction
3276      %Val = zext i1 %value to i32
3277      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3278
3279      ; Emulate an unconditional br instruction
3280      switch i32 0, label %dest [ ]
3281
3282      ; Implement a jump table:
3283      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3284                                          i32 1, label %onone
3285                                          i32 2, label %ontwo ]
3286
3287 .. _i_indirectbr:
3288
3289 '``indirectbr``' Instruction
3290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3291
3292 Syntax:
3293 """""""
3294
3295 ::
3296
3297       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3298
3299 Overview:
3300 """""""""
3301
3302 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3303 label within the current function, whose address is specified by
3304 "``address``". Address must be derived from a
3305 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3306
3307 Arguments:
3308 """"""""""
3309
3310 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3311 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3312 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3313 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3314
3315 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3316 accurate understanding of the CFG.
3317
3318 Semantics:
3319 """"""""""
3320
3321 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3322 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3323 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3324 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3325
3326 Implementation:
3327 """""""""""""""
3328
3329 This is typically implemented with a jump through a register.
3330
3331 Example:
3332 """"""""
3333
3334 .. code-block:: llvm
3335
3336      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3337
3338 .. _i_invoke:
3339
3340 '``invoke``' Instruction
3341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3342
3343 Syntax:
3344 """""""
3345
3346 ::
3347
3348       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3349                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3350
3351 Overview:
3352 """""""""
3353
3354 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3355 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3356 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3357 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3358 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3359 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3360 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3361 nearest "exception" label.
3362
3363 The '``exception``' label is a `landing
3364 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3365 '``exception``' label is required to have the
3366 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3367 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3368 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3369 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3370 instruction, so that the important information contained within the
3371 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3372
3373 Arguments:
3374 """"""""""
3375
3376 This instruction requires several arguments:
3377
3378 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3379    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3380    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3381 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3382    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3383    are valid here.
3384 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3385    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3386    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3387    branching off an arbitrary pointer to function value.
3388 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3389    function to be invoked.
3390 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3391    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3392    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3393    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3394    extra arguments can be specified.
3395 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3396    executes a '``ret``' instruction.
3397 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3398    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3399    mechanism.
3400 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3401    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3402    attributes are valid here.
3403
3404 Semantics:
3405 """"""""""
3406
3407 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3408 instruction in most regards. The primary difference is that it
3409 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3410 library to unwind the stack.
3411
3412 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3413 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3414 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3415 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3416
3417 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3418 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3419 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3420 return value is available.
3421
3422 Example:
3423 """"""""
3424
3425 .. code-block:: llvm
3426
3427       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3428                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3429       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3430                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3431
3432 .. _i_resume:
3433
3434 '``resume``' Instruction
3435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3436
3437 Syntax:
3438 """""""
3439
3440 ::
3441
3442       resume <type> <value>
3443
3444 Overview:
3445 """""""""
3446
3447 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3448 successors.
3449
3450 Arguments:
3451 """"""""""
3452
3453 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3454 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3455 function.
3456
3457 Semantics:
3458 """"""""""
3459
3460 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3461 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3462 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3463
3464 Example:
3465 """"""""
3466
3467 .. code-block:: llvm
3468
3469       resume { i8*, i32 } %exn
3470
3471 .. _i_unreachable:
3472
3473 '``unreachable``' Instruction
3474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3475
3476 Syntax:
3477 """""""
3478
3479 ::
3480
3481       unreachable
3482
3483 Overview:
3484 """""""""
3485
3486 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3487 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3488 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3489 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3490
3491 Semantics:
3492 """"""""""
3493
3494 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3495
3496 .. _binaryops:
3497
3498 Binary Operations
3499 -----------------
3500
3501 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3502 They require two operands of the same type, execute an operation on
3503 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3504 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3505 result value has the same type as its operands.
3506
3507 There are several different binary operators:
3508
3509 .. _i_add:
3510
3511 '``add``' Instruction
3512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3513
3514 Syntax:
3515 """""""
3516
3517 ::
3518
3519       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3520       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3521       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3522       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3523
3524 Overview:
3525 """""""""
3526
3527 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3528
3529 Arguments:
3530 """"""""""
3531
3532 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3533 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3534 arguments must have identical types.
3535
3536 Semantics:
3537 """"""""""
3538
3539 The value produced is the integer sum of the two operands.
3540
3541 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3542 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3543 the result.
3544
3545 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3546 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3547
3548 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3549 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3550 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3551 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3552
3553 Example:
3554 """"""""
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3559
3560 .. _i_fadd:
3561
3562 '``fadd``' Instruction
3563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3564
3565 Syntax:
3566 """""""
3567
3568 ::
3569
3570       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3571
3572 Overview:
3573 """""""""
3574
3575 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3576
3577 Arguments:
3578 """"""""""
3579
3580 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3581 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3582 Both arguments must have identical types.
3583
3584 Semantics:
3585 """"""""""
3586
3587 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3588 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3589 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3590 optimizations:
3591
3592 Example:
3593 """"""""
3594
3595 .. code-block:: llvm
3596
3597       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3598
3599 '``sub``' Instruction
3600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3601
3602 Syntax:
3603 """""""
3604
3605 ::
3606
3607       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3608       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3609       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3610       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3611
3612 Overview:
3613 """""""""
3614
3615 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3616
3617 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3618 instruction present in most other intermediate representations.
3619
3620 Arguments:
3621 """"""""""
3622
3623 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3624 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3625 arguments must have identical types.
3626
3627 Semantics:
3628 """"""""""
3629
3630 The value produced is the integer difference of the two operands.
3631
3632 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3633 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3634 the result.
3635
3636 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3637 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3638
3639 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3640 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3641 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3642 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3643
3644 Example:
3645 """"""""
3646
3647 .. code-block:: llvm
3648
3649       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3650       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3651
3652 .. _i_fsub:
3653
3654 '``fsub``' Instruction
3655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3656
3657 Syntax:
3658 """""""
3659
3660 ::
3661
3662       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3663
3664 Overview:
3665 """""""""
3666
3667 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3668
3669 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3670 instruction present in most other intermediate representations.
3671
3672 Arguments:
3673 """"""""""
3674
3675 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3676 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3677 Both arguments must have identical types.
3678
3679 Semantics:
3680 """"""""""
3681
3682 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3683 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3684 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3685 unsafe floating point optimizations:
3686
3687 Example:
3688 """"""""
3689
3690 .. code-block:: llvm
3691
3692       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3693       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3694
3695 '``mul``' Instruction
3696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3697
3698 Syntax:
3699 """""""
3700
3701 ::
3702
3703       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3704       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3705       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3706       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3707
3708 Overview:
3709 """""""""
3710
3711 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3712
3713 Arguments:
3714 """"""""""
3715
3716 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3717 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3718 arguments must have identical types.
3719
3720 Semantics:
3721 """"""""""
3722
3723 The value produced is the integer product of the two operands.
3724
3725 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3726 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3727 bit width of the result.
3728
3729 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3730 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3731 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3732 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3733 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3734 product.
3735
3736 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3737 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3738 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3739 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3740
3741 Example:
3742 """"""""
3743
3744 .. code-block:: llvm
3745
3746       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3747
3748 .. _i_fmul:
3749
3750 '``fmul``' Instruction
3751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3752
3753 Syntax:
3754 """""""
3755
3756 ::
3757
3758       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3759
3760 Overview:
3761 """""""""
3762
3763 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3764
3765 Arguments:
3766 """"""""""
3767
3768 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3769 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3770 Both arguments must have identical types.
3771
3772 Semantics:
3773 """"""""""
3774
3775 The value produced is the floating point product of the two operands.
3776 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3777 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3778 unsafe floating point optimizations:
3779
3780 Example:
3781 """"""""
3782
3783 .. code-block:: llvm
3784
3785       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3786
3787 '``udiv``' Instruction
3788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3789
3790 Syntax:
3791 """""""
3792
3793 ::
3794
3795       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3796       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3797
3798 Overview:
3799 """""""""
3800
3801 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3802
3803 Arguments:
3804 """"""""""
3805
3806 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3807 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3808 arguments must have identical types.
3809
3810 Semantics:
3811 """"""""""
3812
3813 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3814
3815 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3816 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3817
3818 Division by zero leads to undefined behavior.
3819
3820 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3821 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3822 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3823
3824 Example:
3825 """"""""
3826
3827 .. code-block:: llvm
3828
3829       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3830
3831 '``sdiv``' Instruction
3832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3833
3834 Syntax:
3835 """""""
3836
3837 ::
3838
3839       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3840       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3841
3842 Overview:
3843 """""""""
3844
3845 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3846
3847 Arguments:
3848 """"""""""
3849
3850 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3851 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3852 arguments must have identical types.
3853
3854 Semantics:
3855 """"""""""
3856
3857 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3858 rounded towards zero.
3859
3860 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3861 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3862
3863 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3864 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3865 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3866
3867 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3868 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3869
3870 Example:
3871 """"""""
3872
3873 .. code-block:: llvm
3874
3875       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3876
3877 .. _i_fdiv:
3878
3879 '``fdiv``' Instruction
3880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3881
3882 Syntax:
3883 """""""
3884
3885 ::
3886
3887       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3888
3889 Overview:
3890 """""""""
3891
3892 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3893
3894 Arguments:
3895 """"""""""
3896
3897 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3898 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3899 Both arguments must have identical types.
3900
3901 Semantics:
3902 """"""""""
3903
3904 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3905 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3906 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3907 unsafe floating point optimizations:
3908
3909 Example:
3910 """"""""
3911
3912 .. code-block:: llvm
3913
3914       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3915
3916 '``urem``' Instruction
3917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3918
3919 Syntax:
3920 """""""
3921
3922 ::
3923
3924       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3925
3926 Overview:
3927 """""""""
3928
3929 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3930 division of its two arguments.
3931
3932 Arguments:
3933 """"""""""
3934
3935 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3936 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3937 arguments must have identical types.
3938
3939 Semantics:
3940 """"""""""
3941
3942 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3943 This instruction always performs an unsigned division to get the
3944 remainder.
3945
3946 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3947 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3948
3949 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3950
3951 Example:
3952 """"""""
3953
3954 .. code-block:: llvm
3955
3956       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3957
3958 '``srem``' Instruction
3959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3960
3961 Syntax:
3962 """""""
3963
3964 ::
3965
3966       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3967
3968 Overview:
3969 """""""""
3970
3971 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3972 division of its two operands. This instruction can also take
3973 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3974 must be integers.
3975
3976 Arguments:
3977 """"""""""
3978
3979 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3980 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3981 arguments must have identical types.
3982
3983 Semantics:
3984 """"""""""
3985
3986 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3987 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3988 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3989 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3990 difference, see `The Math
3991 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3992 table of how this is implemented in various languages, please see
3993 `Wikipedia: modulo
3994 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3995
3996 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3997 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3998
3999 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4000 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4001 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4002 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4003 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4004 result of the division and the remainder.)
4005
4006 Example:
4007 """"""""
4008
4009 .. code-block:: llvm
4010
4011       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4012
4013 .. _i_frem:
4014
4015 '``frem``' Instruction
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 Syntax:
4019 """""""
4020
4021 ::
4022
4023       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4024
4025 Overview:
4026 """""""""
4027
4028 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4029 its two operands.
4030
4031 Arguments:
4032 """"""""""
4033
4034 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4035 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4036 Both arguments must have identical types.
4037
4038 Semantics:
4039 """"""""""
4040
4041 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4042 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4043 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4044 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4045
4046 Example:
4047 """"""""
4048
4049 .. code-block:: llvm
4050
4051       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4052
4053 .. _bitwiseops:
4054
4055 Bitwise Binary Operations
4056 -------------------------
4057
4058 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4059 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4060 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4061 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4062 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4063
4064 '``shl``' Instruction
4065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4066
4067 Syntax:
4068 """""""
4069
4070 ::
4071
4072       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4073       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4074       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4075       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4076
4077 Overview:
4078 """""""""
4079
4080 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4081 a specified number of bits.
4082
4083 Arguments:
4084 """"""""""
4085
4086 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4087 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4088 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4089
4090 Semantics:
4091 """"""""""
4092
4093 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4094 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4095 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4096 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4097 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4098 in ``op2``.
4099
4100 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4101 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4102 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4103 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4104 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4105 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4106 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4107
4108 Example:
4109 """"""""
4110
4111 .. code-block:: llvm
4112
4113       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4114       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4115       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4116       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4117       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4118
4119 '``lshr``' Instruction
4120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4121
4122 Syntax:
4123 """""""
4124
4125 ::
4126
4127       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4128       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4129
4130 Overview:
4131 """""""""
4132
4133 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4134 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4135
4136 Arguments:
4137 """"""""""
4138
4139 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4140 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4141 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4142
4143 Semantics:
4144 """"""""""
4145
4146 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4147 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4148 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4149 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4150 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4151 corresponding shift amount in ``op2``.
4152
4153 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4154 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4155 non-zero.
4156
4157 Example:
4158 """"""""
4159
4160 .. code-block:: llvm
4161
4162       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4163       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4164       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4165       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4166       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4167       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4168
4169 '``ashr``' Instruction
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Syntax:
4173 """""""
4174
4175 ::
4176
4177       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4178       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4179
4180 Overview:
4181 """""""""
4182
4183 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4184 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4185 extension.
4186
4187 Arguments:
4188 """"""""""
4189
4190 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4191 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4192 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4193
4194 Semantics:
4195 """"""""""
4196
4197 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4198 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4199 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4200 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4201 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4202 corresponding shift amount in ``op2``.
4203
4204 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4205 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4206 non-zero.
4207
4208 Example:
4209 """"""""
4210
4211 .. code-block:: llvm
4212
4213       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4214       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4215       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4216       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4217       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4218       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4219
4220 '``and``' Instruction
4221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4222
4223 Syntax:
4224 """""""
4225
4226 ::
4227
4228       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4229
4230 Overview:
4231 """""""""
4232
4233 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4234 operands.
4235
4236 Arguments:
4237 """"""""""
4238
4239 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4240 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4241 arguments must have identical types.
4242
4243 Semantics:
4244 """"""""""
4245
4246 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4247
4248 +-----+-----+-----+
4249 | In0 | In1 | Out |
4250 +-----+-----+-----+
4251 |   0 |   0 |   0 |
4252 +-----+-----+-----+
4253 |   0 |   1 |   0 |
4254 +-----+-----+-----+
4255 |   1 |   0 |   0 |
4256 +-----+-----+-----+
4257 |   1 |   1 |   1 |
4258 +-----+-----+-----+
4259
4260 Example:
4261 """"""""
4262
4263 .. code-block:: llvm
4264
4265       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4266       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4267       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4268
4269 '``or``' Instruction
4270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4271
4272 Syntax:
4273 """""""
4274
4275 ::
4276
4277       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4278
4279 Overview:
4280 """""""""
4281
4282 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4283 two operands.
4284
4285 Arguments:
4286 """"""""""
4287
4288 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4289 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4290 arguments must have identical types.
4291
4292 Semantics:
4293 """"""""""
4294
4295 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4296
4297 +-----+-----+-----+
4298 | In0 | In1 | Out |
4299 +-----+-----+-----+
4300 |   0 |   0 |   0 |
4301 +-----+-----+-----+
4302 |   0 |   1 |   1 |
4303 +-----+-----+-----+
4304 |   1 |   0 |   1 |
4305 +-----+-----+-----+
4306 |   1 |   1 |   1 |
4307 +-----+-----+-----+
4308
4309 Example:
4310 """"""""
4311
4312 ::
4313
4314       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4315       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4316       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4317
4318 '``xor``' Instruction
4319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4320
4321 Syntax:
4322 """""""
4323
4324 ::
4325
4326       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4327
4328 Overview:
4329 """""""""
4330
4331 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4332 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4333 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4334
4335 Arguments:
4336 """"""""""
4337
4338 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4339 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4340 arguments must have identical types.
4341
4342 Semantics:
4343 """"""""""
4344
4345 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4346
4347 +-----+-----+-----+
4348 | In0 | In1 | Out |
4349 +-----+-----+-----+
4350 |   0 |   0 |   0 |
4351 +-----+-----+-----+
4352 |   0 |   1 |   1 |
4353 +-----+-----+-----+
4354 |   1 |   0 |   1 |
4355 +-----+-----+-----+
4356 |   1 |   1 |   0 |
4357 +-----+-----+-----+
4358
4359 Example:
4360 """"""""
4361
4362 .. code-block:: llvm
4363
4364       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4365       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4366       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4367       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4368
4369 Vector Operations
4370 -----------------
4371
4372 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4373 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4374 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4375 While LLVM does directly support these vector operations, many
4376 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4377 take full advantage of a specific target.
4378
4379 .. _i_extractelement:
4380
4381 '``extractelement``' Instruction
4382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4383
4384 Syntax:
4385 """""""
4386
4387 ::
4388
4389       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4390
4391 Overview:
4392 """""""""
4393
4394 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4395 from a vector at a specified index.
4396
4397 Arguments:
4398 """"""""""
4399
4400 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4401 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4402 the position from which to extract the element. The index may be a
4403 variable.
4404
4405 Semantics:
4406 """"""""""
4407
4408 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4409 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4410 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4411
4412 Example:
4413 """"""""
4414
4415 .. code-block:: llvm
4416
4417       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4418
4419 .. _i_insertelement:
4420
4421 '``insertelement``' Instruction
4422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4423
4424 Syntax:
4425 """""""
4426
4427 ::
4428
4429       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4430
4431 Overview:
4432 """""""""
4433
4434 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4435 vector at a specified index.
4436
4437 Arguments:
4438 """"""""""
4439
4440 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4441 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4442 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4443 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4444 index may be a variable.
4445
4446 Semantics:
4447 """"""""""
4448
4449 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4450 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4451 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4452 undefined.
4453
4454 Example:
4455 """"""""
4456
4457 .. code-block:: llvm
4458
4459       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4460
4461 .. _i_shufflevector:
4462
4463 '``shufflevector``' Instruction
4464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4465
4466 Syntax:
4467 """""""
4468
4469 ::
4470
4471       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4472
4473 Overview:
4474 """""""""
4475
4476 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4477 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4478 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4479
4480 Arguments:
4481 """"""""""
4482
4483 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4484 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4485 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4486 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4487 same as the element type of the first two operands.
4488
4489 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4490 constant integer or undef values.
4491
4492 Semantics:
4493 """"""""""
4494
4495 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4496 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4497 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4498 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4499 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4500 only one vector.
4501
4502 Example:
4503 """"""""
4504
4505 .. code-block:: llvm
4506
4507       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4508                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4509       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4510                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4511       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4512                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4513       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4514                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4515
4516 Aggregate Operations
4517 --------------------
4518
4519 LLVM supports several instructions for working with
4520 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4521
4522 .. _i_extractvalue:
4523
4524 '``extractvalue``' Instruction
4525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4526
4527 Syntax:
4528 """""""
4529
4530 ::
4531
4532       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4533
4534 Overview:
4535 """""""""
4536
4537 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4538 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4539
4540 Arguments:
4541 """"""""""
4542
4543 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4544 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4545 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4546 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4547
4548 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4549
4550 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4551    omitted and assumed to be zero.
4552 -  At least one index must be specified.
4553 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4554
4555 Semantics:
4556 """"""""""
4557
4558 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4559 the index operands.
4560
4561 Example:
4562 """"""""
4563
4564 .. code-block:: llvm
4565
4566       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4567
4568 .. _i_insertvalue:
4569
4570 '``insertvalue``' Instruction
4571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4572
4573 Syntax:
4574 """""""
4575
4576 ::
4577
4578       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4579
4580 Overview:
4581 """""""""
4582
4583 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4584 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4585
4586 Arguments:
4587 """"""""""
4588
4589 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4590 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4591 a first-class value to insert. The following operands are constant
4592 indices indicating the position at which to insert the value in a
4593 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4594 to insert must have the same type as the value identified by the
4595 indices.
4596
4597 Semantics:
4598 """"""""""
4599
4600 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4601 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4602 indices is that of ``elt``.
4603
4604 Example:
4605 """"""""
4606
4607 .. code-block:: llvm
4608
4609       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4610       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4611       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4612
4613 .. _memoryops:
4614
4615 Memory Access and Addressing Operations
4616 ---------------------------------------
4617
4618 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4619 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4620 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4621 memory in LLVM.
4622
4623 .. _i_alloca:
4624
4625 '``alloca``' Instruction
4626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4627
4628 Syntax:
4629 """""""
4630
4631 ::
4632
4633       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4634
4635 Overview:
4636 """""""""
4637
4638 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4639 currently executing function, to be automatically released when this
4640 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4641 generic address space (address space zero).
4642
4643 Arguments:
4644 """"""""""
4645
4646 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4647 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4648 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4649 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4650 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4651 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4652 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4653 any convenient boundary compatible with the type.
4654
4655 '``type``' may be any sized type.
4656
4657 Semantics:
4658 """"""""""
4659
4660 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4661 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4662 memory is automatically released when the function returns. The
4663 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4664 variables that must have an address available. When the function returns
4665 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4666 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4667 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4668 is not specified.
4669
4670 Example:
4671 """"""""
4672
4673 .. code-block:: llvm
4674
4675       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4676       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4677       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4678       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4679
4680 .. _i_load:
4681
4682 '``load``' Instruction
4683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4684
4685 Syntax:
4686 """""""
4687
4688 ::
4689
4690       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4691       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4692       !<index> = !{ i32 1 }
4693
4694 Overview:
4695 """""""""
4696
4697 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4698
4699 Arguments:
4700 """"""""""
4701
4702 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4703 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4704 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4705 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4706 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4707 operations <volatile>`.
4708
4709 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4710 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4711 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4712 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4713 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4714 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4715 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4716 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4717 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4718 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4719 any defined semantics for atomic loads.
4720
4721 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4722 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4723 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4724 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4725 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4726 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4727 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4728
4729 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4730 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4731 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4732 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4733 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4734 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4735 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4736
4737 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4738 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4739 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4740 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4741 address points to memory which does not change value during program
4742 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4743 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4744
4745 Semantics:
4746 """"""""""
4747
4748 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4749 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4750 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4751 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4752 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4753 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4754 written using a store of the same type.
4755
4756 Examples:
4757 """""""""
4758
4759 .. code-block:: llvm
4760
4761       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4762       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4763       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4764
4765 .. _i_store:
4766
4767 '``store``' Instruction
4768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4769
4770 Syntax:
4771 """""""
4772
4773 ::
4774
4775       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4776       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4777
4778 Overview:
4779 """""""""
4780
4781 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4782
4783 Arguments:
4784 """"""""""
4785
4786 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4787 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4788 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4789 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4790 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4791 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4792 operations <volatile>`.
4793
4794 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4795 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4796 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4797 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4798 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4799 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4800 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4801 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4802 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4803 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4804 have any defined semantics for atomic stores.
4805
4806 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4807 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4808 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4809 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4810 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4811 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4812 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4813 safe.
4814
4815 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4816 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4817 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4818 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4819 be reused in the cache. The code generator may select special
4820 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4821 x86.
4822
4823 Semantics:
4824 """"""""""
4825
4826 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4827 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4828 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4829 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4830 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4831 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4832 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4833 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4834
4835 Example:
4836 """"""""
4837
4838 .. code-block:: llvm
4839
4840       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4841       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4842       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4843
4844 .. _i_fence:
4845
4846 '``fence``' Instruction
4847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4848
4849 Syntax:
4850 """""""
4851
4852 ::
4853
4854       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4855
4856 Overview:
4857 """""""""
4858
4859 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4860 between operations.
4861
4862 Arguments:
4863 """"""""""
4864
4865 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4866 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4867 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4868
4869 Semantics:
4870 """"""""""
4871
4872 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4873 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4874 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4875 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4876 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4877 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4878 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4879 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4880 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4881 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4882 *happens-before* edge.
4883
4884 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4885 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4886 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4887
4888 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4889 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4890 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4891
4892 Example:
4893 """"""""
4894
4895 .. code-block:: llvm
4896
4897       fence acquire                          ; yields {void}
4898       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4899
4900 .. _i_cmpxchg:
4901
4902 '``cmpxchg``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4911
4912 Overview:
4913 """""""""
4914
4915 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4916 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4917 equal, it stores a new value into the memory.
4918
4919 Arguments:
4920 """"""""""
4921
4922 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4923 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4924 address, and a new value to place at that address if the compared values
4925 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4926 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4927 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4928 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4929 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4930 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4931 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4932
4933 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4934 synchronizes with other atomic operations.
4935
4936 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4937 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4938 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4939 respect to all other code in the system.
4940
4941 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4942 equal to the size in memory of the operand.
4943
4944 Semantics:
4945 """"""""""
4946
4947 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4948 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4949 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4950 returned.
4951
4952 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4953 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4954 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4955 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4956
4957 Example:
4958 """"""""
4959
4960 .. code-block:: llvm
4961
4962     entry:
4963       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4964       br label %loop
4965
4966     loop:
4967       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4968       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4969       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4970       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4971       br i1 %success, label %done, label %loop
4972
4973     done:
4974       ...
4975
4976 .. _i_atomicrmw:
4977
4978 '``atomicrmw``' Instruction
4979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4980
4981 Syntax:
4982 """""""
4983
4984 ::
4985
4986       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4987
4988 Overview:
4989 """""""""
4990
4991 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4992
4993 Arguments:
4994 """"""""""
4995
4996 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4997 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4998 operation. The operation must be one of the following keywords:
4999
5000 -  xchg
5001 -  add
5002 -  sub
5003 -  and
5004 -  nand
5005 -  or
5006 -  xor
5007 -  max
5008 -  min
5009 -  umax
5010 -  umin
5011
5012 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5013 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5014 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5015 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5016 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5017 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5018 operations <volatile>`.
5019
5020 Semantics:
5021 """"""""""
5022
5023 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5024 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5025 value at the location is returned. The modification is specified by the
5026 operation argument:
5027
5028 -  xchg: ``*ptr = val``
5029 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5030 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5031 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5032 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5033 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5034 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5035 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5036 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5037 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5038    comparison)
5039 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5040    comparison)
5041
5042 Example:
5043 """"""""
5044
5045 .. code-block:: llvm
5046
5047       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5048
5049 .. _i_getelementptr:
5050
5051 '``getelementptr``' Instruction
5052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5053
5054 Syntax:
5055 """""""
5056
5057 ::
5058
5059       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5060       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5061       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5062
5063 Overview:
5064 """""""""
5065
5066 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5067 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5068 address calculation only and does not access memory.
5069
5070 Arguments:
5071 """"""""""
5072
5073 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5074 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5075 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5076 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5077 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5078 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5079 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5080 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5081 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5082 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5083 would require loading the pointer before continuing calculation.
5084
5085 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5086 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5087 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5088 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5089 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5090 required to be constant. These integers are treated as signed values
5091 where relevant.
5092
5093 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5094 to LLVM:
5095
5096 .. code-block:: c
5097
5098     struct RT {
5099       char A;
5100       int B[10][20];
5101       char C;
5102     };
5103     struct ST {
5104       int X;
5105       double Y;
5106       struct RT Z;
5107     };
5108
5109     int *foo(struct ST *s) {
5110       return &s[1].Z.B[5][13];
5111     }
5112
5113 The LLVM code generated by Clang is:
5114
5115 .. code-block:: llvm
5116
5117     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5118     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5119
5120     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5121     entry:
5122       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5123       ret i32* %arrayidx
5124     }
5125
5126 Semantics:
5127 """"""""""
5128
5129 In the example above, the first index is indexing into the
5130 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5131 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5132 indexes into the third element of the structure, yielding a
5133 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5134 structure. The third index indexes into the second element of the
5135 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5136 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5137 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5138 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5139
5140 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5141 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5142 for the given testcase is equivalent to:
5143
5144 .. code-block:: llvm
5145
5146     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5147       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5148       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5149       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5150       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5151       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5152       ret i32* %t5
5153     }
5154
5155 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5156 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5157 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5158 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5159 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5160 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5161 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5162 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5163 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5164 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5165
5166 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5167 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5168 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5169 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5170 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5171 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5172 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5173 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5174 information.
5175
5176 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5177 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5178
5179 Example:
5180 """"""""
5181
5182 .. code-block:: llvm
5183
5184         ; yields [12 x i8]*:aptr
5185         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5186         ; yields i8*:vptr
5187         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5188         ; yields i8*:eptr
5189         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5190         ; yields i32*:iptr
5191         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5192
5193 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5194 must be a vector with the same number of elements. For example:
5195
5196 .. code-block:: llvm
5197
5198      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5199
5200 Conversion Operations
5201 ---------------------
5202
5203 The instructions in this category are the conversion instructions
5204 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5205 various bit conversions on the operand.
5206
5207 '``trunc .. to``' Instruction
5208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5209
5210 Syntax:
5211 """""""
5212
5213 ::
5214
5215       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5216
5217 Overview:
5218 """""""""
5219
5220 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5221
5222 Arguments:
5223 """"""""""
5224
5225 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5226 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5227 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5228 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5229 types are not allowed.
5230
5231 Semantics:
5232 """"""""""
5233
5234 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5235 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5236 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5237 It will always truncate bits.
5238
5239 Example:
5240 """"""""
5241
5242 .. code-block:: llvm
5243
5244       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5245       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5246       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5247       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5248
5249 '``zext .. to``' Instruction
5250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5251
5252 Syntax:
5253 """""""
5254
5255 ::
5256
5257       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5258
5259 Overview:
5260 """""""""
5261
5262 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5263
5264 Arguments:
5265 """"""""""
5266
5267 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5268 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5269 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5270 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5271
5272 Semantics:
5273 """"""""""
5274
5275 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5276 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5277
5278 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5279
5280 Example:
5281 """"""""
5282
5283 .. code-block:: llvm
5284
5285       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5286       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5287       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5288
5289 '``sext .. to``' Instruction
5290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5291
5292 Syntax:
5293 """""""
5294
5295 ::
5296
5297       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5298
5299 Overview:
5300 """""""""
5301
5302 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5303
5304 Arguments:
5305 """"""""""
5306
5307 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5308 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5309 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5310 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5311
5312 Semantics:
5313 """"""""""
5314
5315 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5316 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5317 of the type ``ty2``.
5318
5319 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5320
5321 Example:
5322 """"""""
5323
5324 .. code-block:: llvm
5325
5326       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5327       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5328       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5329
5330 '``fptrunc .. to``' Instruction
5331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5332
5333 Syntax:
5334 """""""
5335
5336 ::
5337
5338       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5339
5340 Overview:
5341 """""""""
5342
5343 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5344
5345 Arguments:
5346 """"""""""
5347
5348 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5349 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5350 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5351 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5352
5353 Semantics:
5354 """"""""""
5355
5356 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5357 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5358 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5359 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5360
5361 Example:
5362 """"""""
5363
5364 .. code-block:: llvm
5365
5366       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5367       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5368
5369 '``fpext .. to``' Instruction
5370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5371
5372 Syntax:
5373 """""""
5374
5375 ::
5376
5377       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5378
5379 Overview:
5380 """""""""
5381
5382 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5383 point value.
5384
5385 Arguments:
5386 """"""""""
5387
5388 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5389 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5390 to. The source type must be smaller than the destination type.
5391
5392 Semantics:
5393 """"""""""
5394
5395 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5396 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5397 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5398 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5399 *no-op cast* for a floating point cast.
5400
5401 Example:
5402 """"""""
5403
5404 .. code-block:: llvm
5405
5406       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5407       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5408
5409 '``fptoui .. to``' Instruction
5410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5411
5412 Syntax:
5413 """""""
5414
5415 ::
5416
5417       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5418
5419 Overview:
5420 """""""""
5421
5422 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5423 integer equivalent of type ``ty2``.
5424
5425 Arguments:
5426 """"""""""
5427
5428 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5429 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5430 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5431 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5432 type with the same number of elements as ``ty``
5433
5434 Semantics:
5435 """"""""""
5436
5437 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5438 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5439 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5440 are undefined.
5441
5442 Example:
5443 """"""""
5444
5445 .. code-block:: llvm
5446
5447       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5448       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5449       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5450
5451 '``fptosi .. to``' Instruction
5452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5453
5454 Syntax:
5455 """""""
5456
5457 ::
5458
5459       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5460
5461 Overview:
5462 """""""""
5463
5464 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5465 ``value`` to type ``ty2``.
5466
5467 Arguments:
5468 """"""""""
5469
5470 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5471 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5472 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5473 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5474 type with the same number of elements as ``ty``
5475
5476 Semantics:
5477 """"""""""
5478
5479 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5480 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5481 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5482 are undefined.
5483
5484 Example:
5485 """"""""
5486
5487 .. code-block:: llvm
5488
5489       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5490       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5491       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5492
5493 '``uitofp .. to``' Instruction
5494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5495
5496 Syntax:
5497 """""""
5498
5499 ::
5500
5501       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5502
5503 Overview:
5504 """""""""
5505
5506 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5507 and converts that value to the ``ty2`` type.
5508
5509 Arguments:
5510 """"""""""
5511
5512 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5513 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5514 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5515 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5516 type with the same number of elements as ``ty``
5517
5518 Semantics:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5522 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5523 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5524 are undefined.
5525
5526 Example:
5527 """"""""
5528
5529 .. code-block:: llvm
5530
5531       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5532       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5533
5534 '``sitofp .. to``' Instruction
5535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5536
5537 Syntax:
5538 """""""
5539
5540 ::
5541
5542       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5543
5544 Overview:
5545 """""""""
5546
5547 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5548 converts that value to the ``ty2`` type.
5549
5550 Arguments:
5551 """"""""""
5552
5553 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5554 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5555 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5556 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5557 type with the same number of elements as ``ty``
5558
5559 Semantics:
5560 """"""""""
5561
5562 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5563 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5564 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5565 undefined.
5566
5567 Example:
5568 """"""""
5569
5570 .. code-block:: llvm
5571
5572       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5573       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5574
5575 .. _i_ptrtoint:
5576
5577 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579
5580 Syntax:
5581 """""""
5582
5583 ::
5584
5585       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5586
5587 Overview:
5588 """""""""
5589
5590 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5591 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5592
5593 Arguments:
5594 """"""""""
5595
5596 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5597 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5598 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5599 a vector of integers type.
5600
5601 Semantics:
5602 """"""""""
5603
5604 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5605 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5606 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5607 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5608 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5609 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5610 change.
5611
5612 Example:
5613 """"""""
5614
5615 .. code-block:: llvm
5616
5617       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5618       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5619       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5620
5621 .. _i_inttoptr:
5622
5623 '``inttoptr .. to``' Instruction
5624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5625
5626 Syntax:
5627 """""""
5628
5629 ::
5630
5631       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5632
5633 Overview:
5634 """""""""
5635
5636 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5637 pointer type, ``ty2``.
5638
5639 Arguments:
5640 """"""""""
5641
5642 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5643 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5644 type.
5645
5646 Semantics:
5647 """"""""""
5648
5649 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5650 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5651 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5652 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5653 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5654 nothing is done (*no-op cast*).
5655
5656 Example:
5657 """"""""
5658
5659 .. code-block:: llvm
5660
5661       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5662       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5663       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5664       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5665
5666 .. _i_bitcast:
5667
5668 '``bitcast .. to``' Instruction
5669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5670
5671 Syntax:
5672 """""""
5673
5674 ::
5675
5676       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5677
5678 Overview:
5679 """""""""
5680
5681 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5682 changing any bits.
5683
5684 Arguments:
5685 """"""""""
5686
5687 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5688 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5689 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5690 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5691 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5692 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5693 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5694 long as they have the same size).
5695
5696 Semantics:
5697 """"""""""
5698
5699 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5700 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5701 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5702 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5703 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5704 pointers) types with the same address space through this instruction.
5705 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5706 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5707
5708 Example:
5709 """"""""
5710
5711 .. code-block:: llvm
5712
5713       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5714       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5715       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5716       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5717
5718 .. _i_addrspacecast:
5719
5720 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5722
5723 Syntax:
5724 """""""
5725
5726 ::
5727
5728       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5729
5730 Overview:
5731 """""""""
5732
5733 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5734 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5735
5736 Arguments:
5737 """"""""""
5738
5739 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5740 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5741 address space.
5742
5743 Semantics:
5744 """"""""""
5745
5746 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5747 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5748 value modification, depending on the target and the address space
5749 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5750 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5751 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5752 location.
5753
5754 Example:
5755 """"""""
5756
5757 .. code-block:: llvm
5758
5759       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5760       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5761       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5762
5763 .. _otherops:
5764
5765 Other Operations
5766 ----------------
5767
5768 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5769 which defy better classification.
5770
5771 .. _i_icmp:
5772
5773 '``icmp``' Instruction
5774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5775
5776 Syntax:
5777 """""""
5778
5779 ::
5780
5781       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5782
5783 Overview:
5784 """""""""
5785
5786 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5787 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5788 pointer, or pointer vector operands.
5789
5790 Arguments:
5791 """"""""""
5792
5793 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5794 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5795 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5796
5797 #. ``eq``: equal
5798 #. ``ne``: not equal
5799 #. ``ugt``: unsigned greater than
5800 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5801 #. ``ult``: unsigned less than
5802 #. ``ule``: unsigned less or equal
5803 #. ``sgt``: signed greater than
5804 #. ``sge``: signed greater or equal
5805 #. ``slt``: signed less than
5806 #. ``sle``: signed less or equal
5807
5808 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5809 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5810 must also be identical types.
5811
5812 Semantics:
5813 """"""""""
5814
5815 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5816 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5817 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5818
5819 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5820    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5821 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5822    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5823 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5824    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5825 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5826    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5827 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5828    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5829 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5830    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5831 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5832    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5833 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5834    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5835 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5836    if ``op1`` is less than ``op2``.
5837 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5838    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5839
5840 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5841 are compared as if they were integers.
5842
5843 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5844 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5845 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5846
5847 Example:
5848 """"""""
5849
5850 .. code-block:: llvm
5851
5852       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5853       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5854       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5855       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5856       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5857       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5858
5859 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5860 ``icmp`` instruction.
5861
5862 .. _i_fcmp:
5863
5864 '``fcmp``' Instruction
5865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5866
5867 Syntax:
5868 """""""
5869
5870 ::
5871
5872       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5873
5874 Overview:
5875 """""""""
5876
5877 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5878 values based on comparison of its operands.
5879
5880 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5881 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5882
5883 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5884 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5885 compared.
5886
5887 Arguments:
5888 """"""""""
5889
5890 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5891 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5892 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5893
5894 #. ``false``: no comparison, always returns false
5895 #. ``oeq``: ordered and equal
5896 #. ``ogt``: ordered and greater than
5897 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5898 #. ``olt``: ordered and less than
5899 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5900 #. ``one``: ordered and not equal
5901 #. ``ord``: ordered (no nans)
5902 #. ``ueq``: unordered or equal
5903 #. ``ugt``: unordered or greater than
5904 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5905 #. ``ult``: unordered or less than
5906 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5907 #. ``une``: unordered or not equal
5908 #. ``uno``: unordered (either nans)
5909 #. ``true``: no comparison, always returns true
5910
5911 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5912 that either operand may be a QNAN.
5913
5914 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5915 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5916 type. They must have identical types.
5917
5918 Semantics:
5919 """"""""""
5920
5921 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5922 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5923 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5924 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5925
5926 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5927 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5928    is equal to ``op2``.
5929 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5930    is greater than ``op2``.
5931 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5932    is greater than or equal to ``op2``.
5933 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5934    is less than ``op2``.
5935 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5936    is less than or equal to ``op2``.
5937 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5938    is not equal to ``op2``.
5939 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5940 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5941    equal to ``op2``.
5942 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5943    greater than ``op2``.
5944 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5945    greater than or equal to ``op2``.
5946 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5947    less than ``op2``.
5948 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5949    less than or equal to ``op2``.
5950 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5951    not equal to ``op2``.
5952 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5953 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5954
5955 Example:
5956 """"""""
5957
5958 .. code-block:: llvm
5959
5960       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5961       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5962       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5963       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5964
5965 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5966 ``fcmp`` instruction.
5967
5968 .. _i_phi:
5969
5970 '``phi``' Instruction
5971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5972
5973 Syntax:
5974 """""""
5975
5976 ::
5977
5978       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5979
5980 Overview:
5981 """""""""
5982
5983 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5984 graph representing the function.
5985
5986 Arguments:
5987 """"""""""
5988
5989 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5990 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5991 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5992 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5993 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5994 label arguments.
5995
5996 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5997 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5998 block.
5999
6000 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6001 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6002 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6003 instruction's return value on the same edge).
6004
6005 Semantics:
6006 """"""""""
6007
6008 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6009 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6010 executed just prior to the current block.
6011
6012 Example:
6013 """"""""
6014
6015 .. code-block:: llvm
6016
6017     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6018       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6019       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6020       br label %Loop
6021
6022 .. _i_select:
6023
6024 '``select``' Instruction
6025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6026
6027 Syntax:
6028 """""""
6029
6030 ::
6031
6032       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6033
6034       selty is either i1 or {<N x i1>}
6035
6036 Overview:
6037 """""""""
6038
6039 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6040 condition, without branching.
6041
6042 Arguments:
6043 """"""""""
6044
6045 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6046 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6047 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6048 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6049 elements.
6050
6051 Semantics:
6052 """"""""""
6053
6054 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6055 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6056 argument.
6057
6058 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6059 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6060
6061 Example:
6062 """"""""
6063
6064 .. code-block:: llvm
6065
6066       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6067
6068 .. _i_call:
6069
6070 '``call``' Instruction
6071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6072
6073 Syntax:
6074 """""""
6075
6076 ::
6077
6078       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6079
6080 Overview:
6081 """""""""
6082
6083 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6084
6085 Arguments:
6086 """"""""""
6087
6088 This instruction requires several arguments:
6089
6090 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6091    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6092    be marked "tail" even if they do not occur before a
6093    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6094    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6095    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6096    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6097    automatic `sibling call
6098    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6099    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6100    when the following extra requirements are met:
6101
6102    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6103    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6104       uses value of call or is void).
6105    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6106       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6107    -  `Platform specific constraints are
6108       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6109
6110 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6111    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6112    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6113    calling convention of the call must match the calling convention of
6114    the target function, or else the behavior is undefined.
6115 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6116    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6117    are valid here.
6118 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6119    type of the return value. Functions that return no value are marked
6120    ``void``.
6121 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6122    being invoked. The argument types must match the types implied by
6123    this signature. This type can be omitted if the function is not
6124    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6125    function.
6126 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6127    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6128    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6129    to function value.
6130 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6131    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6132    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6133    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6134    extra arguments can be specified.
6135 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6136    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6137    attributes are valid here.
6138
6139 Semantics:
6140 """"""""""
6141
6142 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6143 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6144 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6145 flow continues with the instruction after the function call, and the
6146 return value of the function is bound to the result argument.
6147
6148 Example:
6149 """"""""
6150
6151 .. code-block:: llvm
6152
6153       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6154       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6155       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6156       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6157       call void %foo(i8 97 signext)
6158
6159       %struct.A = type { i32, i8 }
6160       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6161       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6162       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6163       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6164       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6165
6166 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6167 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6168 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6169 This is something we'd like to change in the future to provide better
6170 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6171
6172 .. _i_va_arg:
6173
6174 '``va_arg``' Instruction
6175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6176
6177 Syntax:
6178 """""""
6179
6180 ::
6181
6182       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6183
6184 Overview:
6185 """""""""
6186
6187 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6188 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6189 the ``va_arg`` macro in C.
6190
6191 Arguments:
6192 """"""""""
6193
6194 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6195 argument. It returns a value of the specified argument type and
6196 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6197 type of ``va_list`` is target specific.
6198
6199 Semantics:
6200 """"""""""
6201
6202 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6203 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6204 the next argument. For more information, see the variable argument
6205 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6206
6207 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6208 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6209 function.
6210
6211 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6212 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6213
6214 Example:
6215 """"""""
6216
6217 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6218
6219 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6220 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6221 types on any target.
6222
6223 .. _i_landingpad:
6224
6225 '``landingpad``' Instruction
6226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6227
6228 Syntax:
6229 """""""
6230
6231 ::
6232
6233       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6234       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6235
6236       <clause> := catch <type> <value>
6237       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6238
6239 Overview:
6240 """""""""
6241
6242 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6243 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6244 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6245 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6246 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6247 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6248
6249 Arguments:
6250 """"""""""
6251
6252 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6253 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6254 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6255
6256 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6257 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6258 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6259 clause takes an array constant as its argument. Use
6260 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6261 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6262 the ``cleanup`` flag.
6263
6264 Semantics:
6265 """"""""""
6266
6267 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6268 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6269 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6270 calling conventions, how the personality function results are
6271 represented in LLVM IR is target specific.
6272
6273 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6274 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6275 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6276 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6277 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6278 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6279 unwinding continues further up the call stack.
6280
6281 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6282
6283 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6284    of an '``invoke``' instruction.
6285 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6286    first non-PHI instruction.
6287 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6288    pad block.
6289 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6290    '``landingpad``' instruction.
6291 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6292    personality function.
6293
6294 Example:
6295 """"""""
6296
6297 .. code-block:: llvm
6298
6299       ;; A landing pad which can catch an integer.
6300       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6301                catch i8** @_ZTIi
6302       ;; A landing pad that is a cleanup.
6303       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6304                cleanup
6305       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6306       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6307                catch i8** @_ZTIi
6308                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6309
6310 .. _intrinsics:
6311
6312 Intrinsic Functions
6313 ===================
6314
6315 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6316 have well known names and semantics and are required to follow certain
6317 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6318 for the LLVM language that does not require changing all of the
6319 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6320 reader/writer, the parser, etc...).
6321
6322 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6323 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6324 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6325 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6326 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6327 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6328 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6329 are added that they be documented here.
6330
6331 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6332 represents a family of functions that perform the same operation but on
6333 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6334 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6335 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6336 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6337 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6338 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6339 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6340 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6341 argument or the result.
6342
6343 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6344 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6345 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6346 whose type is matched against another type do not. For example, the
6347 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6348 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6349 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6350 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6351 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6352 type is matched against the return type, it does not require its own
6353 name suffix.
6354
6355 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6356 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6357
6358 .. _int_varargs:
6359
6360 Variable Argument Handling Intrinsics
6361 -------------------------------------
6362
6363 Variable argument support is defined in LLVM with the
6364 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6365 functions. These functions are related to the similarly named macros
6366 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6367
6368 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6369 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6370 does not define what this type is, so all transformations should be
6371 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6372
6373 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6374 variable argument handling intrinsic functions are used.
6375
6376 .. code-block:: llvm
6377
6378     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6379       ; Initialize variable argument processing
6380       %ap = alloca i8*
6381       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6382       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6383
6384       ; Read a single integer argument
6385       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6386
6387       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6388       %aq = alloca i8*
6389       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6390       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6391       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6392
6393       ; Stop processing of arguments.
6394       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6395       ret i32 %tmp
6396     }
6397
6398     declare void @llvm.va_start(i8*)
6399     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6400     declare void @llvm.va_end(i8*)
6401
6402 .. _int_va_start:
6403
6404 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6406
6407 Syntax:
6408 """""""
6409
6410 ::
6411
6412       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6413
6414 Overview:
6415 """""""""
6416
6417 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6418 subsequent use by ``va_arg``.
6419
6420 Arguments:
6421 """"""""""
6422
6423 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6424
6425 Semantics:
6426 """"""""""
6427
6428 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6429 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6430 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6431 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6432 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6433 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6434 that out.
6435
6436 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6438
6439 Syntax:
6440 """""""
6441
6442 ::
6443
6444       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6445
6446 Overview:
6447 """""""""
6448
6449 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6450 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6456
6457 Semantics:
6458 """"""""""
6459
6460 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6461 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6462 element to which the argument points. Calls to
6463 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6464 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6465 ``llvm.va_end``.
6466
6467 .. _int_va_copy:
6468
6469 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6471
6472 Syntax:
6473 """""""
6474
6475 ::
6476
6477       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6478
6479 Overview:
6480 """""""""
6481
6482 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6483 from the source argument list to the destination argument list.
6484
6485 Arguments:
6486 """"""""""
6487
6488 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6489 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6490
6491 Semantics:
6492 """"""""""
6493
6494 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6495 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6496 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6497 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6498 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6499
6500 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6501 --------------------------------------
6502
6503 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6504 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6505 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6506 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6507 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6508 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6509 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6510 details, see `Accurate Garbage Collection with
6511 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6512
6513 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6514 address space (address space zero).
6515
6516 .. _int_gcroot:
6517
6518 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6520
6521 Syntax:
6522 """""""
6523
6524 ::
6525
6526       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6527
6528 Overview:
6529 """""""""
6530
6531 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6532 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6533
6534 Arguments:
6535 """"""""""
6536
6537 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6538 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6539 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6540 root.
6541
6542 Semantics:
6543 """"""""""
6544
6545 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6546 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6547 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6548 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6549 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6550
6551 .. _int_gcread:
6552
6553 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 ::
6560
6561       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6567 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6568 barriers.
6569
6570 Arguments:
6571 """"""""""
6572
6573 The second argument is the address to read from, which should be an
6574 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6575 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6576 runtime (otherwise null).
6577
6578 Semantics:
6579 """"""""""
6580
6581 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6582 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6583 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6584 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6585 algorithm <gc>`.
6586
6587 .. _int_gcwrite:
6588
6589 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6591
6592 Syntax:
6593 """""""
6594
6595 ::
6596
6597       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6598
6599 Overview:
6600 """""""""
6601
6602 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6603 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6604 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6605
6606 Arguments:
6607 """"""""""
6608
6609 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6610 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6611 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6612 object, Obj may be null.
6613
6614 Semantics:
6615 """"""""""
6616
6617 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6618 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6619 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6620 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6621 algorithm <gc>`.
6622
6623 Code Generator Intrinsics
6624 -------------------------
6625
6626 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6627 may only be implemented with code generator support.
6628
6629 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6631
6632 Syntax:
6633 """""""
6634
6635 ::
6636
6637       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6638
6639 Overview:
6640 """""""""
6641
6642 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6643 target-specific value indicating the return address of the current
6644 function or one of its callers.
6645
6646 Arguments:
6647 """"""""""
6648
6649 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6650 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6651 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6652 value.
6653
6654 Semantics:
6655 """"""""""
6656
6657 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6658 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6659 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6660 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6661 used for debugging purposes.
6662
6663 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6664 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6665 of the obvious source-language caller.
6666
6667 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6669
6670 Syntax:
6671 """""""
6672
6673 ::
6674
6675       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6676
6677 Overview:
6678 """""""""
6679
6680 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6681 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6682
6683 Arguments:
6684 """"""""""
6685
6686 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6687 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6688 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6689 value.
6690
6691 Semantics:
6692 """"""""""
6693
6694 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6695 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6696 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6697 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6698 used for debugging purposes.
6699
6700 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6701 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6702 of the obvious source-language caller.
6703
6704 .. _int_stacksave:
6705
6706 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6708
6709 Syntax:
6710 """""""
6711
6712 ::
6713
6714       declare i8* @llvm.stacksave()
6715
6716 Overview:
6717 """""""""
6718
6719 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6720 of the function stack, for use with
6721 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6722 implementing language features like scoped automatic variable sized
6723 arrays in C99.
6724
6725 Semantics:
6726 """"""""""
6727
6728 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6729 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6730 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6731 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6732 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6733 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6734 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6735
6736 .. _int_stackrestore:
6737
6738 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6740
6741 Syntax:
6742 """""""
6743
6744 ::
6745
6746       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6747
6748 Overview:
6749 """""""""
6750
6751 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6752 the function stack to the state it was in when the corresponding
6753 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6754 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6755 sized arrays in C99.
6756
6757 Semantics:
6758 """"""""""
6759
6760 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6761
6762 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6764
6765 Syntax:
6766 """""""
6767
6768 ::
6769
6770       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6771
6772 Overview:
6773 """""""""
6774
6775 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6776 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6777 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6778 its performance characteristics.
6779
6780 Arguments:
6781 """"""""""
6782
6783 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6784 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6785 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6786 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6787 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6788 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6789 arguments must be constant integers.
6790
6791 Semantics:
6792 """"""""""
6793
6794 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6795 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6796 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6797 the processor cache for better performance.
6798
6799 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6801
6802 Syntax:
6803 """""""
6804
6805 ::
6806
6807       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6808
6809 Overview:
6810 """""""""
6811
6812 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6813 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6814 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6815 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6816 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6817 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6818 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6819 allow correlations of simulation runs.
6820
6821 Arguments:
6822 """"""""""
6823
6824 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6825
6826 Semantics:
6827 """"""""""
6828
6829 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6830 that do not support this intrinsic may ignore it.
6831
6832 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6834
6835 Syntax:
6836 """""""
6837
6838 ::
6839
6840       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6841
6842 Overview:
6843 """""""""
6844
6845 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6846 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6847 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6848 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6849 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6850 timings.
6851
6852 Semantics:
6853 """"""""""
6854
6855 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6856 memory. Implementations are allowed to either return a application
6857 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6858 is lowered to a constant 0.
6859
6860 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6861 running at and the host platform.
6862
6863 Standard C Library Intrinsics
6864 -----------------------------
6865
6866 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6867 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6868 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6869 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6870
6871 .. _int_memcpy:
6872
6873 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6875
6876 Syntax:
6877 """""""
6878
6879 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6880 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6881 support all bit widths however.
6882
6883 ::
6884
6885       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6886                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6887       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6888                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6889
6890 Overview:
6891 """""""""
6892
6893 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6894 source location to the destination location.
6895
6896 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6897 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6898 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6899
6900 Arguments:
6901 """"""""""
6902
6903 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6904 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6905 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6906 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6907 boolean indicating a volatile access.
6908
6909 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6910 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6911 are aligned to that boundary.
6912
6913 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6914 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6915 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6916
6917 Semantics:
6918 """"""""""
6919
6920 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6921 source location to the destination location, which are not allowed to
6922 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6923 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6924 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6925
6926 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6928
6929 Syntax:
6930 """""""
6931
6932 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6933 bit width and for different address space. Not all targets support all
6934 bit widths however.
6935
6936 ::
6937
6938       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6939                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6940       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6941                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6942
6943 Overview:
6944 """""""""
6945
6946 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6947 source location to the destination location. It is similar to the
6948 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6949 overlap.
6950
6951 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6952 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6953 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6954
6955 Arguments:
6956 """"""""""
6957
6958 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6959 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6960 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6961 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6962 boolean indicating a volatile access.
6963
6964 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6965 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6966 aligned to that boundary.
6967
6968 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6969 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6970 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6971
6972 Semantics:
6973 """"""""""
6974
6975 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6976 source location to the destination location, which may overlap. It
6977 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6978 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6979 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6980
6981 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6983
6984 Syntax:
6985 """""""
6986
6987 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6988 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6989 support all bit widths.
6990
6991 ::
6992
6993       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6994                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6995       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6996                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6997
6998 Overview:
6999 """""""""
7000
7001 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7002 particular byte value.
7003
7004 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7005 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7006 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7007
7008 Arguments:
7009 """"""""""
7010
7011 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7012 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7013 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7014 argument is the known alignment of the destination location.
7015
7016 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7017 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7018 that boundary.
7019
7020 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7021 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7022 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7023
7024 Semantics:
7025 """"""""""
7026
7027 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7028 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7029 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7030 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7031
7032 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7034
7035 Syntax:
7036 """""""
7037
7038 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7039 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7040 all types however.
7041
7042 ::
7043
7044       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7045       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7046       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7047       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7048       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7049
7050 Overview:
7051 """""""""
7052
7053 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7054 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7055 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7056 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7057 because there is no need to worry about errno being set).
7058 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7059
7060 Arguments:
7061 """"""""""
7062
7063 The argument and return value are floating point numbers of the same
7064 type.
7065
7066 Semantics:
7067 """"""""""
7068
7069 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7070 nonnegative floating point number.
7071
7072 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7074
7075 Syntax:
7076 """""""
7077
7078 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7079 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7080 all types however.
7081
7082 ::
7083
7084       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7085       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7086       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7087       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7088       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7089
7090 Overview:
7091 """""""""
7092
7093 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7094 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7095 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7096 used, the second argument remains a scalar integer value.
7097
7098 Arguments:
7099 """"""""""
7100
7101 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7102 raise to that power.
7103
7104 Semantics:
7105 """"""""""
7106
7107 This function returns the first value raised to the second power with an
7108 unspecified sequence of rounding operations.
7109
7110 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7112
7113 Syntax:
7114 """""""
7115
7116 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7117 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7118 all types however.
7119
7120 ::
7121
7122       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7123       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7124       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7125       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7126       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7127
7128 Overview:
7129 """""""""
7130
7131 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7132
7133 Arguments:
7134 """"""""""
7135
7136 The argument and return value are floating point numbers of the same
7137 type.
7138
7139 Semantics:
7140 """"""""""
7141
7142 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7143 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7144 conditions in the same way.
7145
7146 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7148
7149 Syntax:
7150 """""""
7151
7152 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7153 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7154 all types however.
7155
7156 ::
7157
7158       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7159       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7160       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7161       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7162       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7163
7164 Overview:
7165 """""""""
7166
7167 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7168
7169 Arguments:
7170 """"""""""
7171
7172 The argument and return value are floating point numbers of the same
7173 type.
7174
7175 Semantics:
7176 """"""""""
7177
7178 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7179 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7180 conditions in the same way.
7181
7182 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7184
7185 Syntax:
7186 """""""
7187
7188 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7189 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7190 all types however.
7191
7192 ::
7193
7194       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7195       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7196       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7197       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7198       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7199
7200 Overview:
7201 """""""""
7202
7203 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7204 specified (positive or negative) power.
7205
7206 Arguments:
7207 """"""""""
7208
7209 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7210 to raise to that power.
7211
7212 Semantics:
7213 """"""""""
7214
7215 This function returns the first value raised to the second power,
7216 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7217 handles error conditions in the same way.
7218
7219 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7221
7222 Syntax:
7223 """""""
7224
7225 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7226 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7227 all types however.
7228
7229 ::
7230
7231       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7232       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7233       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7234       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7235       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7236
7237 Overview:
7238 """""""""
7239
7240 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7241
7242 Arguments:
7243 """"""""""
7244
7245 The argument and return value are floating point numbers of the same
7246 type.
7247
7248 Semantics:
7249 """"""""""
7250
7251 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7252 would, and handles error conditions in the same way.
7253
7254 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7256
7257 Syntax:
7258 """""""
7259
7260 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7261 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7262 all types however.
7263
7264 ::
7265
7266       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7267       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7268       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7269       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7270       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7271
7272 Overview:
7273 """""""""
7274
7275 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7276
7277 Arguments:
7278 """"""""""
7279
7280 The argument and return value are floating point numbers of the same
7281 type.
7282
7283 Semantics:
7284 """"""""""
7285
7286 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7287 would, and handles error conditions in the same way.
7288
7289 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7291
7292 Syntax:
7293 """""""
7294
7295 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7296 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7297 all types however.
7298
7299 ::
7300
7301       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7302       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7303       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7304       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7305       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7306
7307 Overview:
7308 """""""""
7309
7310 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7311
7312 Arguments:
7313 """"""""""
7314
7315 The argument and return value are floating point numbers of the same
7316 type.
7317
7318 Semantics:
7319 """"""""""
7320
7321 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7322 would, and handles error conditions in the same way.
7323
7324 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7326
7327 Syntax:
7328 """""""
7329
7330 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7331 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7332 all types however.
7333
7334 ::
7335
7336       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7337       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7338       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7339       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7340       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7341
7342 Overview:
7343 """""""""
7344
7345 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7346
7347 Arguments:
7348 """"""""""
7349
7350 The argument and return value are floating point numbers of the same
7351 type.
7352
7353 Semantics:
7354 """"""""""
7355
7356 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7357 would, and handles error conditions in the same way.
7358
7359 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7361
7362 Syntax:
7363 """""""
7364
7365 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7366 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7367 all types however.
7368
7369 ::
7370
7371       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7372       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7373       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7374       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7375       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7376
7377 Overview:
7378 """""""""
7379
7380 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7381
7382 Arguments:
7383 """"""""""
7384
7385 The argument and return value are floating point numbers of the same
7386 type.
7387
7388 Semantics:
7389 """"""""""
7390
7391 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7392 would, and handles error conditions in the same way.
7393
7394 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7396
7397 Syntax:
7398 """""""
7399
7400 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7401 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7402 all types however.
7403
7404 ::
7405
7406       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7407       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7408       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7409       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7410       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7411
7412 Overview:
7413 """""""""
7414
7415 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7416 operation.
7417
7418 Arguments:
7419 """"""""""
7420
7421 The argument and return value are floating point numbers of the same
7422 type.
7423
7424 Semantics:
7425 """"""""""
7426
7427 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7428 would.
7429
7430 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7432
7433 Syntax:
7434 """""""
7435
7436 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7437 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7438 all types however.
7439
7440 ::
7441
7442       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7443       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7444       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7445       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7446       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7447
7448 Overview:
7449 """""""""
7450
7451 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7452 operand.
7453
7454 Arguments:
7455 """"""""""
7456
7457 The argument and return value are floating point numbers of the same
7458 type.
7459
7460 Semantics:
7461 """"""""""
7462
7463 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7464 would, and handles error conditions in the same way.
7465
7466 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7468
7469 Syntax:
7470 """""""
7471
7472 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7473 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7474 all types however.
7475
7476 ::
7477
7478       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7479       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7480       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7481       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7482       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7483
7484 Overview:
7485 """""""""
7486
7487 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7488 first operand and the sign of the second operand.
7489
7490 Arguments:
7491 """"""""""
7492
7493 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7494 type.
7495
7496 Semantics:
7497 """"""""""
7498
7499 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7500 functions would, and handles error conditions in the same way.
7501
7502 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7504
7505 Syntax:
7506 """""""
7507
7508 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7509 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7510 all types however.
7511
7512 ::
7513
7514       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7515       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7516       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7517       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7518       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7519
7520 Overview:
7521 """""""""
7522
7523 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7524
7525 Arguments:
7526 """"""""""
7527
7528 The argument and return value are floating point numbers of the same
7529 type.
7530
7531 Semantics:
7532 """"""""""
7533
7534 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7535 would, and handles error conditions in the same way.
7536
7537 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7539
7540 Syntax:
7541 """""""
7542
7543 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7544 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7545 all types however.
7546
7547 ::
7548
7549       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7550       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7551       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7552       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7553       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7554
7555 Overview:
7556 """""""""
7557
7558 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7559
7560 Arguments:
7561 """"""""""
7562
7563 The argument and return value are floating point numbers of the same
7564 type.
7565
7566 Semantics:
7567 """"""""""
7568
7569 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7570 would, and handles error conditions in the same way.
7571
7572 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7574
7575 Syntax:
7576 """""""
7577
7578 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7579 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7580 all types however.
7581
7582 ::
7583
7584       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7585       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7586       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7587       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7588       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7589
7590 Overview:
7591 """""""""
7592
7593 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7594 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7595
7596 Arguments:
7597 """"""""""
7598
7599 The argument and return value are floating point numbers of the same
7600 type.
7601
7602 Semantics:
7603 """"""""""
7604
7605 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7606 would, and handles error conditions in the same way.
7607
7608 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7609 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7610
7611 Syntax:
7612 """""""
7613
7614 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7615 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7616 all types however.
7617
7618 ::
7619
7620       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7621       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7622       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7623       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7624       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7625
7626 Overview:
7627 """""""""
7628
7629 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7630 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7631 operand isn't an integer.
7632
7633 Arguments:
7634 """"""""""
7635
7636 The argument and return value are floating point numbers of the same
7637 type.
7638
7639 Semantics:
7640 """"""""""
7641
7642 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7643 would, and handles error conditions in the same way.
7644
7645 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7647
7648 Syntax:
7649 """""""
7650
7651 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7652 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7653 all types however.
7654
7655 ::
7656
7657       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7658       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7659       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7660       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7661       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7662
7663 Overview:
7664 """""""""
7665
7666 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7667 nearest integer.
7668
7669 Arguments:
7670 """"""""""
7671
7672 The argument and return value are floating point numbers of the same
7673 type.
7674
7675 Semantics:
7676 """"""""""
7677
7678 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7679 functions would, and handles error conditions in the same way.
7680
7681 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7683
7684 Syntax:
7685 """""""
7686
7687 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7688 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7689 all types however.
7690
7691 ::
7692
7693       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7694       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7695       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7696       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7697       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7698
7699 Overview:
7700 """""""""
7701
7702 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7703 nearest integer.
7704
7705 Arguments:
7706 """"""""""
7707
7708 The argument and return value are floating point numbers of the same
7709 type.
7710
7711 Semantics:
7712 """"""""""
7713
7714 This function returns the same values as the libm ``round``
7715 functions would, and handles error conditions in the same way.
7716
7717 Bit Manipulation Intrinsics
7718 ---------------------------
7719
7720 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7721 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7722
7723 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7725
7726 Syntax:
7727 """""""
7728
7729 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7730 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7731
7732 ::
7733
7734       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7735       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7736       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7737
7738 Overview:
7739 """""""""
7740
7741 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7742 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7743 These are useful for performing operations on data that is not in the
7744 target's native byte order.
7745
7746 Semantics:
7747 """"""""""
7748
7749 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7750 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7751 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7752 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7753 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7754 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7755 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7756 respectively).
7757
7758 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7760
7761 Syntax:
7762 """""""
7763
7764 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7765 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7766 support all bit widths or vector types, however.
7767
7768 ::
7769
7770       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7771       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7772       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7773       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7774       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7775       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7776
7777 Overview:
7778 """""""""
7779
7780 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7781 in a value.
7782
7783 Arguments:
7784 """"""""""
7785
7786 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7787 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7788 match the argument type.
7789
7790 Semantics:
7791 """"""""""
7792
7793 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7794 each element of a vector.
7795
7796 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7798
7799 Syntax:
7800 """""""
7801
7802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7803 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7804 targets support all bit widths or vector types, however.
7805
7806 ::
7807
7808       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7809       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7810       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7811       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7812       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7813       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7814
7815 Overview:
7816 """""""""
7817
7818 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7819 leading zeros in a variable.
7820
7821 Arguments:
7822 """"""""""
7823
7824 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7825 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7826 type must match the first argument type.
7827
7828 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7829 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7830 defined result. Historically some architectures did not provide a
7831 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7832 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7833
7834 Semantics:
7835 """"""""""
7836
7837 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7838 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7839 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7840 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7841 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7842
7843 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7845
7846 Syntax:
7847 """""""
7848
7849 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7850 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7851 support all bit widths or vector types, however.
7852
7853 ::
7854
7855       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7856       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7857       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7858       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7859       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7860       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7861
7862 Overview:
7863 """""""""
7864
7865 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7866 trailing zeros.
7867
7868 Arguments:
7869 """"""""""
7870
7871 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7872 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7873 type must match the first argument type.
7874
7875 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7876 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7877 defined result. Historically some architectures did not provide a
7878 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7879 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7880
7881 Semantics:
7882 """"""""""
7883
7884 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7885 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7886 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7887 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7888 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7889
7890 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7891 -----------------------------------
7892
7893 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7894
7895 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7897
7898 Syntax:
7899 """""""
7900
7901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7902 on any integer bit width.
7903
7904 ::
7905
7906       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7907       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7908       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7909
7910 Overview:
7911 """""""""
7912
7913 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7914 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7915 occurred during the signed summation.
7916
7917 Arguments:
7918 """"""""""
7919
7920 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7921 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7922 bit width. The second element of the result structure must be of type
7923 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7924 addition.
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7930 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7931 first element of which is the signed summation, and the second element
7932 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7933 overflow.
7934
7935 Examples:
7936 """""""""
7937
7938 .. code-block:: llvm
7939
7940       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7941       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7942       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7943       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7944
7945 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7947
7948 Syntax:
7949 """""""
7950
7951 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7952 on any integer bit width.
7953
7954 ::
7955
7956       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7957       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7958       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7959
7960 Overview:
7961 """""""""
7962
7963 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7964 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7965 occurred during the unsigned summation.
7966
7967 Arguments:
7968 """"""""""
7969
7970 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7971 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7972 bit width. The second element of the result structure must be of type
7973 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7974 addition.
7975
7976 Semantics:
7977 """"""""""
7978
7979 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7980 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7981 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7982 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7983
7984 Examples:
7985 """""""""
7986
7987 .. code-block:: llvm
7988
7989       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7990       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7991       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7992       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7993
7994 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7996
7997 Syntax:
7998 """""""
7999
8000 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8001 on any integer bit width.
8002
8003 ::
8004
8005       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8006       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8007       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8013 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8014 overflow occurred during the signed subtraction.
8015
8016 Arguments:
8017 """"""""""
8018
8019 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8020 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8021 bit width. The second element of the result structure must be of type
8022 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8023 subtraction.
8024
8025 Semantics:
8026 """"""""""
8027
8028 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8029 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8030 first element of which is the subtraction, and the second element of
8031 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8032 overflow.
8033
8034 Examples:
8035 """""""""
8036
8037 .. code-block:: llvm
8038
8039       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8040       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8041       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8042       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8043
8044 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8046
8047 Syntax:
8048 """""""
8049
8050 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8051 on any integer bit width.
8052
8053 ::
8054
8055       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8056       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8057       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8058
8059 Overview:
8060 """""""""
8061
8062 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8063 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8064 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8065
8066 Arguments:
8067 """"""""""
8068
8069 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8070 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8071 bit width. The second element of the result structure must be of type
8072 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8073 subtraction.
8074
8075 Semantics:
8076 """"""""""
8077
8078 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8079 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8080 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8081 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8082 overflow.
8083
8084 Examples:
8085 """""""""
8086
8087 .. code-block:: llvm
8088
8089       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8090       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8091       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8092       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8093
8094 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8101 on any integer bit width.
8102
8103 ::
8104
8105       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8106       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8107       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8113 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8114 overflow occurred during the signed multiplication.
8115
8116 Arguments:
8117 """"""""""
8118
8119 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8120 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8121 bit width. The second element of the result structure must be of type
8122 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8123 multiplication.
8124
8125 Semantics:
8126 """"""""""
8127
8128 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8129 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8130 the first element of which is the multiplication, and the second element
8131 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8132 overflow.
8133
8134 Examples:
8135 """""""""
8136
8137 .. code-block:: llvm
8138
8139       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8140       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8141       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8142       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8143
8144 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8146
8147 Syntax:
8148 """""""
8149
8150 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8151 on any integer bit width.
8152
8153 ::
8154
8155       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8156       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8157       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8158
8159 Overview:
8160 """""""""
8161
8162 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8163 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8164 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8165
8166 Arguments:
8167 """"""""""
8168
8169 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8170 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8171 bit width. The second element of the result structure must be of type
8172 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8173 multiplication.
8174
8175 Semantics:
8176 """"""""""
8177
8178 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8179 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8180 the first element of which is the multiplication, and the second
8181 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8182 resulted in an overflow.
8183
8184 Examples:
8185 """""""""
8186
8187 .. code-block:: llvm
8188
8189       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8190       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8191       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8192       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8193
8194 Specialised Arithmetic Intrinsics
8195 ---------------------------------
8196
8197 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8199
8200 Syntax:
8201 """""""
8202
8203 ::
8204
8205       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8206       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8207
8208 Overview:
8209 """""""""
8210
8211 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8212 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8213 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8214 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8215 and add instructions.
8216
8217 Arguments:
8218 """"""""""
8219
8220 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8221 multiplicands, a and b, and an addend c.
8222
8223 Semantics:
8224 """"""""""
8225
8226 The expression:
8227
8228 ::
8229
8230       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8231
8232 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8233 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8234 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8235 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8236 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8237
8238 Examples:
8239 """""""""
8240
8241 .. code-block:: llvm
8242
8243       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8244
8245 Half Precision Floating Point Intrinsics
8246 ----------------------------------------
8247
8248 For most target platforms, half precision floating point is a
8249 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8250 but does not support computation in the format.
8251
8252 This means that code must first load the half-precision floating point
8253 value as an i16, then convert it to float with
8254 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8255 then be performed on the float value (including extending to double
8256 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8257 if needed, then converted to i16 with
8258 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8259 i16 value.
8260
8261 .. _int_convert_to_fp16:
8262
8263 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8265
8266 Syntax:
8267 """""""
8268
8269 ::
8270
8271       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8272
8273 Overview:
8274 """""""""
8275
8276 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8277 from single precision floating point format to half precision floating
8278 point format.
8279
8280 Arguments:
8281 """"""""""
8282
8283 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8284 converted.
8285
8286 Semantics:
8287 """"""""""
8288
8289 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8290 from single precision floating point format to half precision floating
8291 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8292 converted number.
8293
8294 Examples:
8295 """""""""
8296
8297 .. code-block:: llvm
8298
8299       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8300       store i16 %res, i16* @x, align 2
8301
8302 .. _int_convert_from_fp16:
8303
8304 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8306
8307 Syntax:
8308 """""""
8309
8310 ::
8311
8312       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8313
8314 Overview:
8315 """""""""
8316
8317 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8318 conversion from half precision floating point format to single precision
8319 floating point format.
8320
8321 Arguments:
8322 """"""""""
8323
8324 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8325 converted.
8326
8327 Semantics:
8328 """"""""""
8329
8330 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8331 conversion from half single precision floating point format to single
8332 precision floating point format. The input half-float value is
8333 represented by an ``i16`` value.
8334
8335 Examples:
8336 """""""""
8337
8338 .. code-block:: llvm
8339
8340       %a = load i16* @x, align 2
8341       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8342
8343 Debugger Intrinsics
8344 -------------------
8345
8346 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8347 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8348 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8349 document.
8350
8351 Exception Handling Intrinsics
8352 -----------------------------
8353
8354 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8355 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8356 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8357
8358 .. _int_trampoline:
8359
8360 Trampoline Intrinsics
8361 ---------------------
8362
8363 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8364 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8365 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8366 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8367 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8368 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8369 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8370 extension.
8371
8372 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8373 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8374 It can be created as follows:
8375
8376 .. code-block:: llvm
8377
8378       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8379       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8380       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8381       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8382       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8383
8384 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8385 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8386
8387 .. _int_it:
8388
8389 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8391
8392 Syntax:
8393 """""""
8394
8395 ::
8396
8397       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8398
8399 Overview:
8400 """""""""
8401
8402 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8403 turning it into a trampoline.
8404
8405 Arguments:
8406 """"""""""
8407
8408 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8409 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8410 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8411 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8412 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8413 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8414 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8415 bitcast to an ``i8*``.
8416
8417 Semantics:
8418 """"""""""
8419
8420 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8421 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8422 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8423 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8424 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8425 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8426 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8427 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8428 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8429 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8430 modified, then the effect of any later call to the returned function
8431 pointer is undefined.
8432
8433 .. _int_at:
8434
8435 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8437
8438 Syntax:
8439 """""""
8440
8441 ::
8442
8443       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8444
8445 Overview:
8446 """""""""
8447
8448 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8449 a trampoline (passed as ``tramp``).
8450
8451 Arguments:
8452 """"""""""
8453
8454 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8455 code filled in by a previous call to
8456 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8457
8458 Semantics:
8459 """"""""""
8460
8461 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8462 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8463 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8464 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8465 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8466
8467 Memory Use Markers
8468 ------------------
8469
8470 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8471 memory objects and ranges where variables are immutable.
8472
8473 .. _int_lifestart:
8474
8475 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8477
8478 Syntax:
8479 """""""
8480
8481 ::
8482
8483       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8484
8485 Overview:
8486 """""""""
8487
8488 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8489 object's lifetime.
8490
8491 Arguments:
8492 """"""""""
8493
8494 The first argument is a constant integer representing the size of the
8495 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8496 to the object.
8497
8498 Semantics:
8499 """"""""""
8500
8501 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8502 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8503 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8504 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8505
8506 .. _int_lifeend:
8507
8508 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8510
8511 Syntax:
8512 """""""
8513
8514 ::
8515
8516       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8517
8518 Overview:
8519 """""""""
8520
8521 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8522 object's lifetime.
8523
8524 Arguments:
8525 """"""""""
8526
8527 The first argument is a constant integer representing the size of the
8528 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8529 to the object.
8530
8531 Semantics:
8532 """"""""""
8533
8534 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8535 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8536 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8537 object following this intrinsic may be removed as dead.
8538
8539 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8541
8542 Syntax:
8543 """""""
8544
8545 ::
8546
8547       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8548
8549 Overview:
8550 """""""""
8551
8552 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8553 a memory object will not change.
8554
8555 Arguments:
8556 """"""""""
8557
8558 The first argument is a constant integer representing the size of the
8559 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8560 to the object.
8561
8562 Semantics:
8563 """"""""""
8564
8565 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8566 the return value, the referenced memory location is constant and
8567 unchanging.
8568
8569 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8571
8572 Syntax:
8573 """""""
8574
8575 ::
8576
8577       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8578
8579 Overview:
8580 """""""""
8581
8582 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8583 memory object are mutable.
8584
8585 Arguments:
8586 """"""""""
8587
8588 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8589 The second argument is a constant integer representing the size of the
8590 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8591 pointer to the object.
8592
8593 Semantics:
8594 """"""""""
8595
8596 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8597
8598 General Intrinsics
8599 ------------------
8600
8601 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8602 purpose.
8603
8604 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8605 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8606
8607 Syntax:
8608 """""""
8609
8610 ::
8611
8612       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8613
8614 Overview:
8615 """""""""
8616
8617 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8618
8619 Arguments:
8620 """"""""""
8621
8622 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8623 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8624 source file name, and the last argument is the line number.
8625
8626 Semantics:
8627 """"""""""
8628
8629 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8630 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8631 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8632 ignored by code generation and optimization.
8633
8634 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8636
8637 Syntax:
8638 """""""
8639
8640 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8641 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8642 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8643 '``0``'.
8644
8645 ::
8646
8647       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8648       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8649       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8650       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8651       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8652
8653 Overview:
8654 """""""""
8655
8656 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8657
8658 Arguments:
8659 """"""""""
8660
8661 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8662 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8663 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8664 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8665
8666 Semantics:
8667 """"""""""
8668
8669 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8670 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8671 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8672 generation and optimization.
8673
8674 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8676
8677 Syntax:
8678 """""""
8679
8680 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8681 any integer bit width.
8682
8683 ::
8684
8685       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8686       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8687       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8688       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8689       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8690
8691 Overview:
8692 """""""""
8693
8694 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8695
8696 Arguments:
8697 """"""""""
8698
8699 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8700 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8701 global string which is the source file name, and the last argument is
8702 the line number. It returns the value of the first argument.
8703
8704 Semantics:
8705 """"""""""
8706
8707 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8708 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8709 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8710 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8711
8712 '``llvm.trap``' Intrinsic
8713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8714
8715 Syntax:
8716 """""""
8717
8718 ::
8719
8720       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8721
8722 Overview:
8723 """""""""
8724
8725 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8726
8727 Arguments:
8728 """"""""""
8729
8730 None.
8731
8732 Semantics:
8733 """"""""""
8734
8735 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8736 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8737 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8738
8739 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8741
8742 Syntax:
8743 """""""
8744
8745 ::
8746
8747       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8748
8749 Overview:
8750 """""""""
8751
8752 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8753
8754 Arguments:
8755 """"""""""
8756
8757 None.
8758
8759 Semantics:
8760 """"""""""
8761
8762 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8763 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8764 debugger.
8765
8766 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8768
8769 Syntax:
8770 """""""
8771
8772 ::
8773
8774       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8775
8776 Overview:
8777 """""""""
8778
8779 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8780 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8781 is placed on the stack before local variables.
8782
8783 Arguments:
8784 """"""""""
8785
8786 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8787 The first argument is the value loaded from the stack guard
8788 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8789 enough space to hold the value of the guard.
8790
8791 Semantics:
8792 """"""""""
8793
8794 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8795 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8796 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8797 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8798 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8799 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8800 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8801
8802 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8804
8805 Syntax:
8806 """""""
8807
8808 ::
8809
8810       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8811
8812 Overview:
8813 """""""""
8814
8815 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8816 created stack protector and if they are not equal calls the
8817 ``__stack_chk_fail()`` function.
8818
8819 Arguments:
8820 """"""""""
8821
8822 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8823 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8824
8825 Semantics:
8826 """"""""""
8827
8828 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8829 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8830 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8831
8832 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8833 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8834 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8835 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8836 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8837 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8838 codegen after the tail call decision has occurred.
8839
8840 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8842
8843 Syntax:
8844 """""""
8845
8846 ::
8847
8848       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8849       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8850
8851 Overview:
8852 """""""""
8853
8854 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8855 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8856 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8857 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8858 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8859 other object.
8860
8861 Arguments:
8862 """"""""""
8863
8864 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8865 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8866 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8867 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8868 only accepts constants.
8869
8870 Semantics:
8871 """"""""""
8872
8873 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8874 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8875 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8876 on the ``min`` argument).
8877
8878 '``llvm.expect``' Intrinsic
8879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8880
8881 Syntax:
8882 """""""
8883
8884 ::
8885
8886       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8887       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8888
8889 Overview:
8890 """""""""
8891
8892 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8893 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8894
8895 Arguments:
8896 """"""""""
8897
8898 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8899 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8900 constant value, variables are not allowed.
8901
8902 Semantics:
8903 """"""""""
8904
8905 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8906
8907 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8909
8910 Syntax:
8911 """""""
8912
8913 ::
8914
8915       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8916
8917 Overview:
8918 """""""""
8919
8920 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8921 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8922
8923 Arguments:
8924 """"""""""
8925
8926 None.
8927
8928 Semantics:
8929 """"""""""
8930
8931 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8932 by codegen.
8933
8934 Stack Map Intrinsics
8935 --------------------
8936
8937 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
8938 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
8939 are described in :doc:`StackMaps`.