Rename llvm.frameescape and llvm.framerecover to localescape and localrecover
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
639 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
640 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
641
642 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
643 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
644 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
645 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
646 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
647 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
648 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
649 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
650 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
651
652 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
653 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
654 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
655 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
656 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
657 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
658 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
659 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
660 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
661
662 The first basic block in a function is special in two ways: it is
663 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
664 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
665 the entry block of a function). Because the block can have no
666 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
667
668 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
669 target supports it, it will emit functions to the section specified.
670 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
671
672 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
673 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
674 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
675 is specified, the function is forced to have at least that much
676 alignment. All alignments must be a power of 2.
677
678 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
679 be significant and two identical functions can be merged.
680
681 Syntax::
682
683     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
684            [cconv] [ret attrs]
685            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
686            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
687            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
688            [personality Constant] { ... }
689
690 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
691 argument is of the following form
692
693 Syntax::
694
695    <type> [parameter Attrs] [name]
696
697
698 .. _langref_aliases:
699
700 Aliases
701 -------
702
703 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
704 are just a new symbol and metadata for an existing position.
705
706 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
707 constant expression.
708
709 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
710 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
711 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
712
713 Syntax::
714
715     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
716
717 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
718 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
719 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
720
721 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
722 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
723 to the same content.
724
725 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
726 some can only be checked when producing an object file:
727
728 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
729   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
730
731 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
732   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
733   object file.
734
735 * No global value in the expression can be a declaration, since that
736   would require a relocation, which is not possible.
737
738 .. _langref_comdats:
739
740 Comdats
741 -------
742
743 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
744
745 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
746 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
747 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
748 aliasee computes to, if any.
749
750 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
751 choose between keys in two different object files.
752
753 Syntax::
754
755     $<Name> = comdat SelectionKind
756
757 The selection kind must be one of the following:
758
759 ``any``
760     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
761 ``exactmatch``
762     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
763     same data.
764 ``largest``
765     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
766 ``noduplicates``
767     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
768 ``samesize``
769     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
770     same amount of data.
771
772 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
773 ``any`` as a selection kind.
774
775 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
776 the COMDAT key's section is the largest:
777
778 .. code-block:: llvm
779
780    $foo = comdat largest
781    @foo = global i32 2, comdat($foo)
782
783    define void @bar() comdat($foo) {
784      ret void
785    }
786
787 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
788 the global name:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792   $foo = comdat any
793   @foo = global i32 2, comdat
794
795
796 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
798 and another COMDAT section with selection kind
799 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
800 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
801
802 There are some restrictions on the properties of the global object.
803 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
804 targeting COFF.
805 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
806 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
807 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
808 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
809 if a collision occurs in the symbol table.
810
811 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
812 For example:
813
814 .. code-block:: llvm
815
816    $foo = comdat any
817    $bar = comdat any
818    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
819    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
820
821 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
822 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
823 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
824 sections.
825
826 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
827 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
828 COMDAT IR.  This arises when the code generator is configured to emit globals
829 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
830 is supplied to `llc`).
831
832 .. _namedmetadatastructure:
833
834 Named Metadata
835 --------------
836
837 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
838 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
839 operands for a named metadata.
840
841 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
842    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
843    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
844    are still valid, which allows any character to be part of a name.
845
846 Syntax::
847
848     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
849     !0 = !{!"zero"}
850     !1 = !{!"one"}
851     !2 = !{!"two"}
852     ; A named metadata.
853     !name = !{!0, !1, !2}
854
855 .. _paramattrs:
856
857 Parameter Attributes
858 --------------------
859
860 The return type and each parameter of a function type may have a set of
861 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
862 used to communicate additional information about the result or
863 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
864 of the function, not of the function type, so functions with different
865 parameter attributes can have the same function type.
866
867 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
868 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
869 For example:
870
871 .. code-block:: llvm
872
873     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
874     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
875     declare signext i8 @returns_signed_char()
876
877 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
878 ``readonly``) come immediately after the argument list.
879
880 Currently, only the following parameter attributes are defined:
881
882 ``zeroext``
883     This indicates to the code generator that the parameter or return
884     value should be zero-extended to the extent required by the target's
885     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
886     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
887 ``signext``
888     This indicates to the code generator that the parameter or return
889     value should be sign-extended to the extent required by the target's
890     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
891     the callee (for a return value).
892 ``inreg``
893     This indicates that this parameter or return value should be treated
894     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
895     a function call or return (usually, by putting it in a register as
896     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
897     two different kinds of registers). Use of this attribute is
898     target-specific.
899 ``byval``
900     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
901     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
902     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
903     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
904     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
905     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
906     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
907     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
908     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
909     values.
910
911     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
912     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
913     form and the known alignment of the pointer specified to the call
914     site. If the alignment is not specified, then the code generator
915     makes a target-specific assumption.
916
917 .. _attr_inalloca:
918
919 ``inalloca``
920
921     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
922     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
923     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
924     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
925     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
926     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
927
928     An argument allocation may be used by a call at most once because
929     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
930     used in conjunction with other attributes that affect argument
931     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
932     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
933     large aggregate return values, which means that frontend authors
934     must lower them with ``sret`` pointers.
935
936     When the call site is reached, the argument allocation must have
937     been the most recent stack allocation that is still live, or the
938     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
939     space after an argument allocation and before its call site, but it
940     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
941     <int_stackrestore>`.
942
943     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
944     attribute.
945
946 ``sret``
947     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
948     structure that is the return value of the function in the source
949     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
950     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
951     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
952     the first parameter. This is not a valid attribute for return
953     values.
954
955 ``align <n>``
956     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
957     have the specified alignment.
958
959     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
960     ``byval`` attribute.
961
962 .. _noalias:
963
964 ``noalias``
965     This indicates that objects accessed via pointer values
966     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
967     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
968     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
969     also has additional semantics described below. The caller shares the
970     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
971     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
972     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
973
974     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
975     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
976
977     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
978     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
979     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
980     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
981     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
982     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
983     storage for any other object accessible to the caller.
984
985 ``nocapture``
986     This indicates that the callee does not make any copies of the
987     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
988     attribute for return values.
989
990 .. _nest:
991
992 ``nest``
993     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
994     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
995     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``returned``
998     This indicates that the function always returns the argument as its return
999     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1000     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1001     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1002     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1003     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1004     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1005
1006 ``nonnull``
1007     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1008     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1009     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1010     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1011     is non-null.
1012
1013 ``dereferenceable(<n>)``
1014     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1015     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1016     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1017     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1018     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1019     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1020     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1021     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1022     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1023
1024 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1025     This indicates that the parameter or return value isn't both
1026     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1027     time.  All non-null pointers tagged with
1028     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1029     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1030     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1031     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1032     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1033     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1034     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1035     pointer typed parameters.
1036
1037 .. _gc:
1038
1039 Garbage Collector Strategy Names
1040 --------------------------------
1041
1042 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1043 string:
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     define void @f() gc "name" { ... }
1048
1049 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1050 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1051 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1052 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1053 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1054 which can interoperate with a collector provided externally.
1055
1056 .. _prefixdata:
1057
1058 Prefix Data
1059 -----------
1060
1061 Prefix data is data associated with a function which the code
1062 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1063 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1064 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1065 available through the function pointer while still allowing the
1066 function pointer to be called.
1067
1068 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1069 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1070 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1071 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1072 with a single ``i32``,
1073
1074 .. code-block:: llvm
1075
1076     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1077
1078 The prefix data can be referenced as,
1079
1080 .. code-block:: llvm
1081
1082     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1083     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1084     %b = load i32, i32* %a
1085
1086 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1087 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1088 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1089 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1090 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1091 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1092 data.
1093
1094 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1095 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1096 optimizers but will not be emitted in the object file.
1097
1098 .. _prologuedata:
1099
1100 Prologue Data
1101 -------------
1102
1103 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1104 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1105 function hot-patching and instrumentation.
1106
1107 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1108 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1109 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1110 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1111 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1112 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1113 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1114 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1115
1116 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1117 which encodes the ``nop`` instruction:
1118
1119 .. code-block:: llvm
1120
1121     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1122
1123 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1124 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1125 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1126
1127 .. code-block:: llvm
1128
1129     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1130
1131     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1132
1133 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1134 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1135 optimizers but will not be emitted in the object file.
1136
1137 .. _personalityfn:
1138
1139 Personality Function
1140 --------------------
1141
1142 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1143 to use for exception handling.
1144
1145 .. _attrgrp:
1146
1147 Attribute Groups
1148 ----------------
1149
1150 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1151 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1152 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1153 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1154 group will capture the important command line flags used to build that file.
1155
1156 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1157 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1158 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1159 different groups are merged.
1160
1161 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1162 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1163
1164 .. code-block:: llvm
1165
1166    ; Target-independent attributes:
1167    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1168
1169    ; Target-dependent attributes:
1170    attributes #1 = { "no-sse" }
1171
1172    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1173    define void @f() #0 #1 { ... }
1174
1175 .. _fnattrs:
1176
1177 Function Attributes
1178 -------------------
1179
1180 Function attributes are set to communicate additional information about
1181 a function. Function attributes are considered to be part of the
1182 function, not of the function type, so functions with different function
1183 attributes can have the same function type.
1184
1185 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1186 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1187 example:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191     define void @f() noinline { ... }
1192     define void @f() alwaysinline { ... }
1193     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1194     define void @f() optsize { ... }
1195
1196 ``alignstack(<n>)``
1197     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1198     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1199     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1200     parentheses.
1201 ``alwaysinline``
1202     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1203     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1204     inlining size threshold for this caller.
1205 ``builtin``
1206     This indicates that the callee function at a call site should be
1207     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1208     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1209     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1210     attribute.
1211 ``cold``
1212     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1213     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1214     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1215     weight.
1216 ``convergent``
1217     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1218     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1219     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1220     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1221     original position in the program, where control equivalence is defined as
1222     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1223 ``inlinehint``
1224     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1225     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1226     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1227     inliner.
1228 ``jumptable``
1229     This attribute indicates that the function should be added to a
1230     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1231     references to this function should be replaced with a reference to the
1232     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1233     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1234     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1235     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1236 ``minsize``
1237     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1238     passes make choices that keep the code size of this function as small
1239     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1240     performance in order to minimize the size of the generated code.
1241 ``naked``
1242     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1243     function. This can have very system-specific consequences.
1244 ``nobuiltin``
1245     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1246     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1247     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1248     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1249     and on function declarations and definitions.
1250 ``noduplicate``
1251     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1252     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1253     within its parent function, but may not be duplicated within
1254     its parent function.
1255
1256     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1257     be an inlining candidate, provided that the call is not
1258     duplicated by inlining. That implies that the function has
1259     internal linkage and only has one call site, so the original
1260     call is dead after inlining.
1261 ``noimplicitfloat``
1262     This attributes disables implicit floating point instructions.
1263 ``noinline``
1264     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1265     function in any situation. This attribute may not be used together
1266     with the ``alwaysinline`` attribute.
1267 ``nonlazybind``
1268     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1269     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1270     startup time if the function is not called during program startup.
1271 ``noredzone``
1272     This attribute indicates that the code generator should not use a
1273     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1274 ``noreturn``
1275     This function attribute indicates that the function never returns
1276     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1277     function ever does dynamically return.
1278 ``nounwind``
1279     This function attribute indicates that the function never raises an
1280     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1281     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1282     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1283     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1284     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1285 ``optnone``
1286     This function attribute indicates that the function is not optimized
1287     by any optimization or code generator passes with the
1288     exception of interprocedural optimization passes.
1289     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1290     attribute; this attribute is also incompatible
1291     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1292
1293     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1294     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1295     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1296     candidates for inlining into the body of this function.
1297 ``optsize``
1298     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1299     passes make choices that keep the code size of this function low,
1300     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1301     long as they do not significantly impact runtime performance.
1302 ``readnone``
1303     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1304     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1305     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1306     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1307     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1308     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1309     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1310     the ``C++`` exception throwing methods.
1311
1312     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1313     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1314     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1315 ``readonly``
1316     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1317     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1318     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1319     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1320     state that may be set in the caller. A readonly function always
1321     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1322     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1323     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1324     methods.
1325
1326     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1327     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1328     the pointer points to.
1329 ``returns_twice``
1330     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1331     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1332     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1333     functions.
1334 ``safestack``
1335     This attribute indicates that
1336     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1337     protection is enabled for this function.
1338
1339     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1340     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1341     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1342     function will have a ``safestack`` attribute.
1343 ``sanitize_address``
1344     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1345     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1346 ``sanitize_memory``
1347     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1348     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1349 ``sanitize_thread``
1350     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1351     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1352 ``ssp``
1353     This attribute indicates that the function should emit a stack
1354     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1355     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1356     return from the function to see if it has been overwritten. A
1357     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1358     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1359
1360     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1361     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1362     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1363       ``ssp-buffer-size``.
1364
1365     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1366     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1367
1368     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1369     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1370     function will have an ``ssp`` attribute.
1371 ``sspreq``
1372     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1373     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1374     attribute.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378     The specific layout rules are:
1379
1380     #. Large arrays and structures containing large arrays
1381        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1382     #. Small arrays and structures containing small arrays
1383        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1384     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1385        protector.
1386
1387     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1388     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1389     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1390     an ``sspreq`` attribute.
1391 ``sspstrong``
1392     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1393     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1394     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1395     will enable protectors for functions with:
1396
1397     - Arrays of any size and type
1398     - Aggregates containing an array of any size and type.
1399     - Calls to alloca().
1400     - Local variables that have had their address taken.
1401
1402     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1403     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1404     The specific layout rules are:
1405
1406     #. Large arrays and structures containing large arrays
1407        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1408     #. Small arrays and structures containing small arrays
1409        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1410     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1411        protector.
1412
1413     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1414
1415     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1416     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1417     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1418 ``"thunk"``
1419     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1420     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1421     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1422     match the thunk target prototype.
1423 ``uwtable``
1424     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1425     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1426     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1427     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1428     units.
1429
1430 .. _moduleasm:
1431
1432 Module-Level Inline Assembly
1433 ----------------------------
1434
1435 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1436 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1437 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1438 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1439
1440 .. code-block:: llvm
1441
1442     module asm "inline asm code goes here"
1443     module asm "more can go here"
1444
1445 The strings can contain any character by escaping non-printable
1446 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1447 two digit hex code for the number.
1448
1449 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1450 assembly code is generated.
1451
1452 .. _langref_datalayout:
1453
1454 Data Layout
1455 -----------
1456
1457 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1458 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1459 simply:
1460
1461 .. code-block:: llvm
1462
1463     target datalayout = "layout specification"
1464
1465 The *layout specification* consists of a list of specifications
1466 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1467 with a letter and may include other information after the letter to
1468 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1469 as follows:
1470
1471 ``E``
1472     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1473     the bits with the most significance have the lowest address
1474     location.
1475 ``e``
1476     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1477     is, the bits with the least significance have the lowest address
1478     location.
1479 ``S<size>``
1480     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1481     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1482     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1483     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1484     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1485     alignment promotions.
1486 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1487     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1488     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1489     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1490     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1491     in the range [1,2^23).
1492 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1493     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1494     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1495 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1496     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1497     ``<size>``.
1498 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1499     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1500     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1501     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1502     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1503     targets.
1504 ``a:<abi>:<pref>``
1505     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1506 ``m:<mangling>``
1507     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1508     options are
1509
1510     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1511     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1512     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1513       symbols get a ``_`` prefix.
1514     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1515       functions also get a suffix based on the frame size.
1516 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1517     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1518     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1519     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1520     this set are considered to support most general arithmetic operations
1521     efficiently.
1522
1523 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1524 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1525 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1526
1527 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1528 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1529 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1530 specifications are given in this list:
1531
1532 -  ``E`` - big endian
1533 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1534 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1535    same as the default address space.
1536 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1537 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1538 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1539 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1540 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1541 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1542    alignment of 64-bits
1543 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1544 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1545 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1546 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1547 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1548 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1549 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1550
1551 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1552 following rules:
1553
1554 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1555    that specification is used.
1556 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1557    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1558    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1559    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1560    given the default specifications above, the i7 type will use the
1561    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1562    alignment of i64 (largest specified).
1563 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1564    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1565    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1566    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1567
1568 The function of the data layout string may not be what you expect.
1569 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1570 the code generator should use.
1571
1572 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1573 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1574 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1575 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1576 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1577 don't specify the string, the default specifications will be used to
1578 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1579 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1580 these default specifications.
1581
1582 .. _langref_triple:
1583
1584 Target Triple
1585 -------------
1586
1587 A module may specify a target triple string that describes the target
1588 host. The syntax for the target triple is simply:
1589
1590 .. code-block:: llvm
1591
1592     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1593
1594 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1595 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1596
1597 ::
1598
1599     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1600     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1601
1602 This information is passed along to the backend so that it generates
1603 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1604 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1605
1606 .. _pointeraliasing:
1607
1608 Pointer Aliasing Rules
1609 ----------------------
1610
1611 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1612 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1613 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1614 to the following rules:
1615
1616 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1617    value it is *based* on.
1618 -  An address of a global variable is associated with the address range
1619    of the variable's storage.
1620 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1621    address range of the allocated storage.
1622 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1623    address.
1624 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1625    a function not defined within LLVM may be associated with address
1626    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1627    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1628    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1629
1630 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1631 following rules:
1632
1633 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1634    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1635 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1636    ``bitcast``.
1637 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1638    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1639    the pointer's value.
1640 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1641
1642 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1643 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1644
1645 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1646 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1647 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1648 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1649 alignment of the store.
1650
1651 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1652 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1653 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1654 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1655 alias analysis.
1656
1657 .. _volatile:
1658
1659 Volatile Memory Accesses
1660 ------------------------
1661
1662 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1663 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1664 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1665 volatile operations or change their order of execution relative to other
1666 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1667 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1668 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1669
1670 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1671 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1672 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1673 target-legal volatile load/store instructions.
1674
1675 .. admonition:: Rationale
1676
1677  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1678  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1679  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1680  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1681  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1682  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1683  do not violate the frontend's contract with the language.
1684
1685 .. _memmodel:
1686
1687 Memory Model for Concurrent Operations
1688 --------------------------------------
1689
1690 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1691 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1692 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1693 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1694
1695 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1696
1697 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1698 that
1699
1700 -  Is a superset of single-thread program order, and
1701 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1702    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1703    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1704    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1705    Constraints <ordering>`).
1706
1707 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1708 between a thread and signals executing inside that thread.
1709
1710 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1711 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1712 (defined) write operations (store instructions, atomic
1713 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1714 section, initialized globals are considered to have a write of the
1715 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1716 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1717 may see any write to the same byte, except:
1718
1719 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1720    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1721    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1722 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1723    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1724
1725 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1726
1727 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1728    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1729    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1730    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1731    synchronization.)
1732 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1733    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1734 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1735    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1736 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1737    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1738    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1739    constraints on how the choice is made.
1740 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1741
1742 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1743 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1744 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1745 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1746 than one instruction to read the series of bytes.
1747
1748 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1749 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1750 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1751 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1752 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1753 from an address, introducing a store can change a load that may see
1754 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1755
1756 .. _ordering:
1757
1758 Atomic Memory Ordering Constraints
1759 ----------------------------------
1760
1761 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1762 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1763 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1764 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1765 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1766 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1767 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1768 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1769 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1770 differently since they don't take an address. See that instruction's
1771 documentation for details.
1772
1773 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1774 :doc:`Atomics`.
1775
1776 ``unordered``
1777     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1778     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1779     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1780     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1781     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1782     to make them atomic in any interesting way.
1783 ``monotonic``
1784     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1785     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1786     address. All modification orders must be compatible with the
1787     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1788     orders can be combined to a global total order for the whole program
1789     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1790     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1791     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1792     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1793     happens before another atomic read of the same address, the later
1794     read must see the same value or a later value in the address's
1795     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1796     stronger) operations on the same address. If an address is written
1797     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1798     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1799     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1800     ``memory_order_relaxed``.
1801 ``acquire``
1802     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1803     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1804     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1805 ``release``
1806     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1807     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1808     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1809     complete description; see the C++0x definition of a release
1810     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_release``.
1812 ``acq_rel`` (acquire+release)
1813     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1814     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1815 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1816     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1817     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1818     writes), there is a global total order on all
1819     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1820     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1821     modification orders of all the affected addresses. Each
1822     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1823     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1824     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1825
1826 .. _singlethread:
1827
1828 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1829 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1830 other operations running in the same thread (for example, in signal
1831 handlers).
1832
1833 .. _fastmath:
1834
1835 Fast-Math Flags
1836 ---------------
1837
1838 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1839 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1840 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1841 otherwise unsafe floating point operations
1842
1843 ``nnan``
1844    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1845    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1846    NaNs, but the value of the result is undefined.
1847
1848 ``ninf``
1849    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1850    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1851    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1852
1853 ``nsz``
1854    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1855    argument or result as insignificant.
1856
1857 ``arcp``
1858    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1859    argument rather than perform division.
1860
1861 ``fast``
1862    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1863    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1864    flag implies all the others.
1865
1866 .. _uselistorder:
1867
1868 Use-list Order Directives
1869 -------------------------
1870
1871 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1872 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1873 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1874 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1875
1876 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1877 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1878 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1879
1880 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1881 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1882 function's scope.
1883
1884 :Syntax:
1885
1886 ::
1887
1888     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1889     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1890
1891 :Examples:
1892
1893 ::
1894
1895     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1896     entry:
1897       ; ... instructions ...
1898     bb:
1899       ; ... instructions ...
1900
1901       ; At function scope.
1902       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1903       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1904     }
1905
1906     ; At global scope.
1907     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1908     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1909     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1910     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1911
1912 .. _typesystem:
1913
1914 Type System
1915 ===========
1916
1917 The LLVM type system is one of the most important features of the
1918 intermediate representation. Being typed enables a number of
1919 optimizations to be performed on the intermediate representation
1920 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1921 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1922 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1923 not feasible to perform on normal three address code representations.
1924
1925 .. _t_void:
1926
1927 Void Type
1928 ---------
1929
1930 :Overview:
1931
1932
1933 The void type does not represent any value and has no size.
1934
1935 :Syntax:
1936
1937
1938 ::
1939
1940       void
1941
1942
1943 .. _t_function:
1944
1945 Function Type
1946 -------------
1947
1948 :Overview:
1949
1950
1951 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1952 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1953 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1954 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1955
1956 :Syntax:
1957
1958 ::
1959
1960       <returntype> (<parameter list>)
1961
1962 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1963 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1964 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1965 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1966 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1967 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1968
1969 :Examples:
1970
1971 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1972 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1973 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1974 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1975 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1976 | ``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. |
1977 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1978 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1979 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1980
1981 .. _t_firstclass:
1982
1983 First Class Types
1984 -----------------
1985
1986 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1987 Values of these types are the only ones which can be produced by
1988 instructions.
1989
1990 .. _t_single_value:
1991
1992 Single Value Types
1993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1994
1995 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1996
1997 .. _t_integer:
1998
1999 Integer Type
2000 """"""""""""
2001
2002 :Overview:
2003
2004 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2005 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2006 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2007
2008 :Syntax:
2009
2010 ::
2011
2012       iN
2013
2014 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2015 value.
2016
2017 Examples:
2018 *********
2019
2020 +----------------+------------------------------------------------+
2021 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2022 +----------------+------------------------------------------------+
2023 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2024 +----------------+------------------------------------------------+
2025 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2026 +----------------+------------------------------------------------+
2027
2028 .. _t_floating:
2029
2030 Floating Point Types
2031 """"""""""""""""""""
2032
2033 .. list-table::
2034    :header-rows: 1
2035
2036    * - Type
2037      - Description
2038
2039    * - ``half``
2040      - 16-bit floating point value
2041
2042    * - ``float``
2043      - 32-bit floating point value
2044
2045    * - ``double``
2046      - 64-bit floating point value
2047
2048    * - ``fp128``
2049      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2050
2051    * - ``x86_fp80``
2052      -  80-bit floating point value (X87)
2053
2054    * - ``ppc_fp128``
2055      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2056
2057 X86_mmx Type
2058 """"""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2063 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2064 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2065 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2066 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2067 of this type.
2068
2069 :Syntax:
2070
2071 ::
2072
2073       x86_mmx
2074
2075
2076 .. _t_pointer:
2077
2078 Pointer Type
2079 """"""""""""
2080
2081 :Overview:
2082
2083 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2084 commonly used to reference objects in memory.
2085
2086 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2087 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2088 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2089 are target-specific.
2090
2091 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2092 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2093
2094 :Syntax:
2095
2096 ::
2097
2098       <type> *
2099
2100 :Examples:
2101
2102 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2103 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2104 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2105 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2106 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2107 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2108 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2109
2110 .. _t_vector:
2111
2112 Vector Type
2113 """""""""""
2114
2115 :Overview:
2116
2117 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2118 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2119 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2120 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2121 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2122
2123 :Syntax:
2124
2125 ::
2126
2127       < <# elements> x <elementtype> >
2128
2129 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2130 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2131 of size zero are not allowed.
2132
2133 :Examples:
2134
2135 +-------------------+--------------------------------------------------+
2136 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2137 +-------------------+--------------------------------------------------+
2138 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2139 +-------------------+--------------------------------------------------+
2140 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2141 +-------------------+--------------------------------------------------+
2142 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2143 +-------------------+--------------------------------------------------+
2144
2145 .. _t_label:
2146
2147 Label Type
2148 ^^^^^^^^^^
2149
2150 :Overview:
2151
2152 The label type represents code labels.
2153
2154 :Syntax:
2155
2156 ::
2157
2158       label
2159
2160 .. _t_metadata:
2161
2162 Metadata Type
2163 ^^^^^^^^^^^^^
2164
2165 :Overview:
2166
2167 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2168 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2169
2170 :Syntax:
2171
2172 ::
2173
2174       metadata
2175
2176 .. _t_aggregate:
2177
2178 Aggregate Types
2179 ^^^^^^^^^^^^^^^
2180
2181 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2182 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2183 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2184 aggregate types.
2185
2186 .. _t_array:
2187
2188 Array Type
2189 """"""""""
2190
2191 :Overview:
2192
2193 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2194 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2195 elements) and an underlying data type.
2196
2197 :Syntax:
2198
2199 ::
2200
2201       [<# elements> x <elementtype>]
2202
2203 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2204 be any type with a size.
2205
2206 :Examples:
2207
2208 +------------------+--------------------------------------+
2209 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2210 +------------------+--------------------------------------+
2211 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2212 +------------------+--------------------------------------+
2213 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2214 +------------------+--------------------------------------+
2215
2216 Here are some examples of multidimensional arrays:
2217
2218 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2219 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2220 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2221 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2222 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2223 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2224 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2225
2226 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2227 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2228 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2229 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2230 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2231 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2232 example.
2233
2234 .. _t_struct:
2235
2236 Structure Type
2237 """"""""""""""
2238
2239 :Overview:
2240
2241 The structure type is used to represent a collection of data members
2242 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2243 a size.
2244
2245 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2246 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2247 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2248 '``insertvalue``' instructions.
2249
2250 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2251 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2252 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2253 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2254 required to match what the underlying code generator expects.
2255
2256 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2257 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2258 identified types are always defined at the top level with a name.
2259 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2260 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2261 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2262
2263 :Syntax:
2264
2265 ::
2266
2267       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2268       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2269
2270 :Examples:
2271
2272 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2273 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2274 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2275 | ``{ 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``.  |
2276 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2277 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2278 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2279
2280 .. _t_opaque:
2281
2282 Opaque Structure Types
2283 """"""""""""""""""""""
2284
2285 :Overview:
2286
2287 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2288 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2289 notion of a forward declared structure.
2290
2291 :Syntax:
2292
2293 ::
2294
2295       %X = type opaque
2296       %52 = type opaque
2297
2298 :Examples:
2299
2300 +--------------+-------------------+
2301 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2302 +--------------+-------------------+
2303
2304 .. _constants:
2305
2306 Constants
2307 =========
2308
2309 LLVM has several different basic types of constants. This section
2310 describes them all and their syntax.
2311
2312 Simple Constants
2313 ----------------
2314
2315 **Boolean constants**
2316     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2317     of the ``i1`` type.
2318 **Integer constants**
2319     Standard integers (such as '4') are constants of the
2320     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2321     integer types.
2322 **Floating point constants**
2323     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2324     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2325     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2326     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2327     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2328     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2329     point <t_floating>` type.
2330 **Null pointer constants**
2331     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2332     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2333
2334 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2335 floating point constants. For example, the form
2336 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2337 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2338 constants are required (and the only time that they are generated by the
2339 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2340 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2341 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2342 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2343 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2344
2345 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2346 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2347 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2348 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2349 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2350 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2351 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2352 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2353 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2354 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2355 will only work if they match the long double format on your target.
2356 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2357 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2358 (sign bit at the left).
2359
2360 There are no constants of type x86_mmx.
2361
2362 .. _complexconstants:
2363
2364 Complex Constants
2365 -----------------
2366
2367 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2368 constants and smaller complex constants.
2369
2370 **Structure constants**
2371     Structure constants are represented with notation similar to
2372     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2373     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2374     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2375     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2376     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2377     must match those specified by the type.
2378 **Array constants**
2379     Array constants are represented with notation similar to array type
2380     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2381     square brackets (``[]``)). For example:
2382     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2383     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2384     match those specified by the type. As a special case, character array
2385     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2386     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2387 **Vector constants**
2388     Vector constants are represented with notation similar to vector
2389     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2390     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2391     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2392     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2393     elements must match those specified by the type.
2394 **Zero initialization**
2395     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2396     value to zero of *any* type, including scalar and
2397     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2398     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2399     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2400 **Metadata node**
2401     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2402     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2403     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2404     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2405     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2406     information such as debug info.
2407
2408 Global Variable and Function Addresses
2409 --------------------------------------
2410
2411 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2412 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2413 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2414 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2415 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2416 file:
2417
2418 .. code-block:: llvm
2419
2420     @X = global i32 17
2421     @Y = global i32 42
2422     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2423
2424 .. _undefvalues:
2425
2426 Undefined Values
2427 ----------------
2428
2429 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2430 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2431 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2432 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2433
2434 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2435 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2436 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2437 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2438
2439 .. code-block:: llvm
2440
2441       %A = add %X, undef
2442       %B = sub %X, undef
2443       %C = xor %X, undef
2444     Safe:
2445       %A = undef
2446       %B = undef
2447       %C = undef
2448
2449 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2450 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454       %A = or %X, undef
2455       %B = and %X, undef
2456     Safe:
2457       %A = -1
2458       %B = 0
2459     Unsafe:
2460       %A = undef
2461       %B = undef
2462
2463 These logical operations have bits that are not always affected by the
2464 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2465 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2466 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2467 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2468 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2469 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2470 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2471 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2472
2473 .. code-block:: llvm
2474
2475       %A = select undef, %X, %Y
2476       %B = select undef, 42, %Y
2477       %C = select %X, %Y, undef
2478     Safe:
2479       %A = %X     (or %Y)
2480       %B = 42     (or %Y)
2481       %C = %Y
2482     Unsafe:
2483       %A = undef
2484       %B = undef
2485       %C = undef
2486
2487 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2488 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2489 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2490 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2491 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2492 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2493 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2494
2495 .. code-block:: llvm
2496
2497       %A = xor undef, undef
2498
2499       %B = undef
2500       %C = xor %B, %B
2501
2502       %D = undef
2503       %E = icmp slt %D, 4
2504       %F = icmp gte %D, 4
2505
2506     Safe:
2507       %A = undef
2508       %B = undef
2509       %C = undef
2510       %D = undef
2511       %E = undef
2512       %F = undef
2513
2514 This example points out that two '``undef``' operands are not
2515 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2516 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2517 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2518 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2519 its value over its "live range". This is true because the variable
2520 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2521 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2522 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2523 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2524 uses with" concept would not hold.
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528       %A = fdiv undef, %X
2529       %B = fdiv %X, undef
2530     Safe:
2531       %A = undef
2532     b: unreachable
2533
2534 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2535 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2536 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2537 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2538 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2539 However, in the second example, we can make a more aggressive
2540 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2541 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2542 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2543 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2544 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2545 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2546
2547 .. code-block:: llvm
2548
2549     a:  store undef -> %X
2550     b:  store %X -> undef
2551     Safe:
2552     a: <deleted>
2553     b: unreachable
2554
2555 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2556 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2557 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2558 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2559 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2560
2561 .. _poisonvalues:
2562
2563 Poison Values
2564 -------------
2565
2566 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2567 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2568 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2569 that results in undefined behavior.
2570
2571 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2572 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2573 the ``nsw`` flag.
2574
2575 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2576
2577 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2578 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2579    their dynamic predecessor basic block.
2580 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2581    in the dynamic callers of their functions.
2582 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2583    instructions that dynamically transfer control back to them.
2584 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2585    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2586    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2587 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2588    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2589    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2590    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2591 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2592    most recent preceding instruction with externally visible side
2593    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2594    operations <volatile>`.)
2595 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2596    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2597    multiple successors and the instruction is always executed when
2598    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2599    when control is transferred to another.
2600 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2601    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2602    be different if the terminator had transferred control to a different
2603    successor.
2604 -  Dependence is transitive.
2605
2606 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2607 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2608 on a poison value has undefined behavior.
2609
2610 Here are some examples:
2611
2612 .. code-block:: llvm
2613
2614     entry:
2615       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2616       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2617       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2618       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2619
2620       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2621       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2622
2623       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2624
2625       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2626       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2627       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2628       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2629
2630       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2631       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2632
2633     true:
2634       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2635                                            ; it has undefined behavior.
2636       br label %end
2637
2638     end:
2639       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2640                                            ; Both edges into this PHI are
2641                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2642                                            ; always results in a poison value.
2643
2644       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2645                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2646                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2647
2648       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2649                                            ; The same branch again, but this time the
2650                                            ; true block doesn't have side effects.
2651
2652     second_true:
2653       ; No side effects!
2654       ret void
2655
2656     second_end:
2657       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2658                                            ; on the store in %end. Also, it is
2659                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2660                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2661                                            ; behavior in this example).
2662
2663 .. _blockaddress:
2664
2665 Addresses of Basic Blocks
2666 -------------------------
2667
2668 ``blockaddress(@function, %block)``
2669
2670 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2671 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2672 Taking the address of the entry block is illegal.
2673
2674 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2675 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2676 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2677 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2678 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2679 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2680 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2681 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2682 instruction.
2683
2684 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2685 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2686
2687 .. _constantexprs:
2688
2689 Constant Expressions
2690 --------------------
2691
2692 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2693 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2694 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2695 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2696 The following is the syntax for constant expressions:
2697
2698 ``trunc (CST to TYPE)``
2699     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2700     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2701 ``zext (CST to TYPE)``
2702     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2703     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2704 ``sext (CST to TYPE)``
2705     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2706     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2707 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2708     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2709     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2710     must be floating point.
2711 ``fpext (CST to TYPE)``
2712     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2713     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2714     floating point.
2715 ``fptoui (CST to TYPE)``
2716     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2717     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2718     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2719     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2720     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2721 ``fptosi (CST to TYPE)``
2722     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2723     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2724     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2725     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2726     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2727 ``uitofp (CST to TYPE)``
2728     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2729     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2730     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2731     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2732     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2733 ``sitofp (CST to TYPE)``
2734     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2735     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2736     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2737     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2738     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2739 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2740     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2741     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2742     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2743     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2744 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2745     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2746     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2747     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2748     This one is *really* dangerous!
2749 ``bitcast (CST to TYPE)``
2750     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2751     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2752     instruction <i_bitcast>`.
2753 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2754     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2755     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2756     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2757 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2758     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2759     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2760     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2761     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2762 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2763     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2764 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2765     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2766 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2767     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2768 ``extractelement (VAL, IDX)``
2769     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2770     constants.
2771 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2772     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2773     constants.
2774 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2775     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2776     constants.
2777 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2778     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2779     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2780     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2781     least one index value must be specified.
2782 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2783     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2784     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2785     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2786     value must be specified.
2787 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2788     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2789     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2790     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2791     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2792     operations on floating point values are allowed).
2793
2794 Other Values
2795 ============
2796
2797 .. _inlineasmexprs:
2798
2799 Inline Assembler Expressions
2800 ----------------------------
2801
2802 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2803 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2804 value represents the inline assembler as a string (containing the
2805 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2806 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2807 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2808 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2809 assembler expression is:
2810
2811 .. code-block:: llvm
2812
2813     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2814
2815 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2816 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2817 Thus, typically we have:
2818
2819 .. code-block:: llvm
2820
2821     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2822
2823 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2824 marked as having side effects. This is done through the use of the
2825 '``sideeffect``' keyword, like so:
2826
2827 .. code-block:: llvm
2828
2829     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2830
2831 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2832 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2833 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2834 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2835 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2836 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2837
2838 .. code-block:: llvm
2839
2840     call void asm alignstack "eieio", ""()
2841
2842 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2843 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2844 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2845 the only supported dialects. An example is:
2846
2847 .. code-block:: llvm
2848
2849     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2850
2851 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2852 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2853 keyword last.
2854
2855 Inline Asm Metadata
2856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2857
2858 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2859 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2860 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2861 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2862 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2863 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2864 it. For example:
2865
2866 .. code-block:: llvm
2867
2868     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2869     ...
2870     !42 = !{ i32 1234567 }
2871
2872 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2873 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2874 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2875 occurs on.
2876
2877 .. _metadata:
2878
2879 Metadata
2880 ========
2881
2882 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2883 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2884 code generator. One example application of metadata is source-level
2885 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2886
2887 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
2888 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
2889
2890 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
2891
2892 .. _metadata-string:
2893
2894 Metadata Nodes and Metadata Strings
2895 -----------------------------------
2896
2897 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2898 contain any character by escaping non-printable characters with
2899 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2900 "``!"test\00"``".
2901
2902 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2903 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2904 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2905 their operand. For example:
2906
2907 .. code-block:: llvm
2908
2909     !{ !"test\00", i32 10}
2910
2911 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
2912
2913 .. code-block:: llvm
2914
2915     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
2916
2917 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
2918 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
2919 when metadata operands change.
2920
2921 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2922 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2923 example:
2924
2925 .. code-block:: llvm
2926
2927     !foo = !{!4, !3}
2928
2929 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2930 function is using two metadata arguments:
2931
2932 .. code-block:: llvm
2933
2934     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2935
2936 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2937 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2938
2939 .. code-block:: llvm
2940
2941     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2942
2943 More information about specific metadata nodes recognized by the
2944 optimizers and code generator is found below.
2945
2946 .. _specialized-metadata:
2947
2948 Specialized Metadata Nodes
2949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2950
2951 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
2952 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
2953 order.
2954
2955 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
2956 metadata nodes are related to debug info.
2957
2958 .. _DICompileUnit:
2959
2960 DICompileUnit
2961 """""""""""""
2962
2963 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
2964 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
2965 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
2966 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
2967 references to them from instructions).
2968
2969 .. code-block:: llvm
2970
2971     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
2972                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
2973                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
2974                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
2975                         globals: !5, imports: !6)
2976
2977 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
2978 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
2979 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
2980 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
2981 entities (declarations and namespaces).
2982
2983 .. _DIFile:
2984
2985 DIFile
2986 """"""
2987
2988 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
2989
2990 .. code-block:: llvm
2991
2992     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
2993
2994 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
2995 for ``file:`` fields.
2996
2997 .. _DIBasicType:
2998
2999 DIBasicType
3000 """""""""""
3001
3002 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3003 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3004
3005 .. code-block:: llvm
3006
3007     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3008                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3009     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3010
3011 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3012 following:
3013
3014 .. code-block:: llvm
3015
3016   DW_ATE_address       = 1
3017   DW_ATE_boolean       = 2
3018   DW_ATE_float         = 4
3019   DW_ATE_signed        = 5
3020   DW_ATE_signed_char   = 6
3021   DW_ATE_unsigned      = 7
3022   DW_ATE_unsigned_char = 8
3023
3024 .. _DISubroutineType:
3025
3026 DISubroutineType
3027 """"""""""""""""
3028
3029 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3030 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3031 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3032 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3033
3034 .. code-block:: llvm
3035
3036     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3037     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3038     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3039
3040 .. _DIDerivedType:
3041
3042 DIDerivedType
3043 """""""""""""
3044
3045 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3046 qualified types.
3047
3048 .. code-block:: llvm
3049
3050     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3051                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3052     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3053                         align: 32)
3054
3055 The following ``tag:`` values are valid:
3056
3057 .. code-block:: llvm
3058
3059   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3060   DW_TAG_member             = 13
3061   DW_TAG_pointer_type       = 15
3062   DW_TAG_reference_type     = 16
3063   DW_TAG_typedef            = 22
3064   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3065   DW_TAG_const_type         = 38
3066   DW_TAG_volatile_type      = 53
3067   DW_TAG_restrict_type      = 55
3068
3069 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3070 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3071 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3072 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3073 argument of a subprogram.
3074
3075 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3076
3077 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3078 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3079 ``baseType:``.
3080
3081 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3082
3083 .. _DICompositeType:
3084
3085 DICompositeType
3086 """""""""""""""
3087
3088 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3089 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3090
3091 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3092 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3093 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3094 <metadata-string>` that matches their identifier.
3095
3096 .. code-block:: llvm
3097
3098     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3099     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3100     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3101     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3102                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3103                           elements: !{!0, !1, !2})
3104
3105 The following ``tag:`` values are valid:
3106
3107 .. code-block:: llvm
3108
3109   DW_TAG_array_type       = 1
3110   DW_TAG_class_type       = 2
3111   DW_TAG_enumeration_type = 4
3112   DW_TAG_structure_type   = 19
3113   DW_TAG_union_type       = 23
3114   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3115   DW_TAG_inheritance      = 28
3116
3117
3118 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3119 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3120 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3121 array type is a native packed vector.
3122
3123 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3124 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3125 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3126 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3127
3128 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3129 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3130 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3131
3132 .. _DISubrange:
3133
3134 DISubrange
3135 """"""""""
3136
3137 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3138 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3139
3140 .. code-block:: llvm
3141
3142     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3143     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3144     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3145
3146 .. _DIEnumerator:
3147
3148 DIEnumerator
3149 """"""""""""
3150
3151 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3152 variants of :ref:`DICompositeType`.
3153
3154 .. code-block:: llvm
3155
3156     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3157     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3158     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3159
3160 DITemplateTypeParameter
3161 """""""""""""""""""""""
3162
3163 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3164 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3165 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3166
3167 .. code-block:: llvm
3168
3169     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3170
3171 DITemplateValueParameter
3172 """"""""""""""""""""""""
3173
3174 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3175 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3176 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3177 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3178 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3179
3180 .. code-block:: llvm
3181
3182     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3183
3184 DINamespace
3185 """""""""""
3186
3187 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3188
3189 .. code-block:: llvm
3190
3191     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3192
3193 DIGlobalVariable
3194 """"""""""""""""
3195
3196 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3197
3198 .. code-block:: llvm
3199
3200     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3201                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3202                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3203                            declaration: !4)
3204
3205 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3206 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3207
3208 .. _DISubprogram:
3209
3210 DISubprogram
3211 """"""""""""
3212
3213 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3214 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3215 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3216 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3217
3218 .. code-block:: llvm
3219
3220     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3221                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3222                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3223                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3224                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3225                        function: void ()* @_Z3foov,
3226                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3227
3228 .. _DILexicalBlock:
3229
3230 DILexicalBlock
3231 """"""""""""""
3232
3233 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3234 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3235 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3236 fields.
3237
3238 .. code-block:: llvm
3239
3240     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3241
3242 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3243 operands.
3244
3245 .. _DILexicalBlockFile:
3246
3247 DILexicalBlockFile
3248 """"""""""""""""""
3249
3250 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3251 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3252 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3253 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3254
3255 .. code-block:: llvm
3256
3257     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3258     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3259     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3260
3261 .. _DILocation:
3262
3263 DILocation
3264 """"""""""
3265
3266 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3267 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3268 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3269
3270 .. code-block:: llvm
3271
3272     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3273
3274 .. _DILocalVariable:
3275
3276 DILocalVariable
3277 """""""""""""""
3278
3279 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3280 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3281 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3282 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3283 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3284 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3285
3286 .. code-block:: llvm
3287
3288     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3289                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3290                           flags: DIFlagArtificial)
3291     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3292                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3293     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3294                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3295
3296 DIExpression
3297 """"""""""""
3298
3299 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3300 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3301 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3302 variable.
3303
3304 The current supported vocabulary is limited:
3305
3306 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3307 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3308 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3309   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3310
3311 .. code-block:: llvm
3312
3313     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3314     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3315     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3316     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3317
3318 DIObjCProperty
3319 """"""""""""""
3320
3321 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3322
3323 .. code-block:: llvm
3324
3325     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3326                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3327
3328 DIImportedEntity
3329 """"""""""""""""
3330
3331 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3332 compile unit.
3333
3334 .. code-block:: llvm
3335
3336    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3337                           entity: !1, line: 7)
3338
3339 '``tbaa``' Metadata
3340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3341
3342 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3343 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3344 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3345 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3346 custom alias analysis behavior for other languages.
3347
3348 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3349 to three fields, e.g.:
3350
3351 .. code-block:: llvm
3352
3353     !0 = !{ !"an example type tree" }
3354     !1 = !{ !"int", !0 }
3355     !2 = !{ !"float", !0 }
3356     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3357
3358 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3359 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3360 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3361 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3362 common names.
3363
3364 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3365 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3366 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3367 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3368 from multiple front-ends is handled conservatively.
3369
3370 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3371 indicates that the type is "constant" (meaning
3372 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3373 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3374
3375 '``tbaa.struct``' Metadata
3376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3377
3378 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3379 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3380 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3381 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3382 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3383 of the aggregate.
3384
3385 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3386 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3387
3388 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3389 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
3390 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
3391 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
3392 its tbaa tag. e.g.:
3393
3394 .. code-block:: llvm
3395
3396     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
3397
3398 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
3399 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
3400 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
3401
3402 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
3403 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
3404 does not carry useful data and need not be preserved.
3405
3406 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
3407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3408
3409 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
3410 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
3411 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
3412 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
3413 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
3414 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
3415 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
3416 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
3417 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
3418 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
3419 alias.
3420
3421 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
3422 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
3423 string then it can be combined accross functions and translation units. A
3424 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
3425 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
3426
3427 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
3428 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
3429 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
3430 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
3431 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
3432 optionally be provided as a third list entry.
3433
3434 For example,
3435
3436 .. code-block:: llvm
3437
3438     ; Two scope domains:
3439     !0 = !{!0}
3440     !1 = !{!1}
3441
3442     ; Some scopes in these domains:
3443     !2 = !{!2, !0}
3444     !3 = !{!3, !0}
3445     !4 = !{!4, !1}
3446
3447     ; Some scope lists:
3448     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
3449     !6 = !{!4, !3, !2}
3450     !7 = !{!3}
3451
3452     ; These two instructions don't alias:
3453     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3454     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
3455
3456     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
3457     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
3458     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
3459     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
3460
3461     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
3462     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
3463     ; !alias.scope list):
3464     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
3465     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
3466
3467 '``fpmath``' Metadata
3468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3469
3470 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
3471 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
3472 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
3473 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
3474 it. ULP is defined as follows:
3475
3476     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
3477     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
3478     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
3479     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
3480     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
3481
3482 The metadata node shall consist of a single positive floating point
3483 number representing the maximum relative error, for example:
3484
3485 .. code-block:: llvm
3486
3487     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
3488
3489 .. _range-metadata:
3490
3491 '``range``' Metadata
3492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3493
3494 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
3495 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
3496 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
3497 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
3498 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
3499 pair. Each pair has the following properties:
3500
3501 -  The type must match the type loaded by the instruction.
3502 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
3503 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
3504 -  The range is allowed to wrap.
3505 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
3506    ``a!=b``.
3507
3508 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
3509 they must be non-contiguous.
3510
3511 Examples:
3512
3513 .. code-block:: llvm
3514
3515       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
3516       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
3517       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
3518       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
3519              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3520     ...
3521     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
3522     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
3523     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3524     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3525
3526 '``llvm.loop``'
3527 ^^^^^^^^^^^^^^^
3528
3529 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3530 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3531 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3532 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3533 specified with the name ``llvm.loop``.
3534
3535 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3536 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3537 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3538 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3539 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3540 constructs:
3541
3542 .. code-block:: llvm
3543
3544     !0 = !{!0}
3545     !1 = !{!1}
3546
3547 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3548 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3549 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3550 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3551
3552 .. code-block:: llvm
3553
3554       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3555     ...
3556     !0 = !{!0, !1}
3557     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3558
3559 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3561
3562 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3563 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3564 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3565 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3566 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3567 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3568 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3569 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3570 in determining the safety of these transformations.
3571
3572 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3576 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3577 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3578 example:
3579
3580 .. code-block:: llvm
3581
3582    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
3583
3584 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3585 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3586 then the interleave count will be determined automatically.
3587
3588 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3590
3591 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3592 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3593 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3594 0 disables vectorization:
3595
3596 .. code-block:: llvm
3597
3598    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
3599    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
3600
3601 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3603
3604 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3605 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3606 operand is an integer specifying the width. For example:
3607
3608 .. code-block:: llvm
3609
3610    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
3611
3612 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3613 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3614 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3615 determined automatically.
3616
3617 '``llvm.loop.unroll``'
3618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3619
3620 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3621 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3622 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3623 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3624 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3625 optimizer believes it is safe to do so.
3626
3627 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3631 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3632 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3633 example:
3634
3635 .. code-block:: llvm
3636
3637    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
3638
3639 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3640 will be partially unrolled.
3641
3642 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3644
3645 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3646 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3647
3648 .. code-block:: llvm
3649
3650    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
3651
3652 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
3653 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3654
3655 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
3656 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
3661
3662 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3664
3665 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
3666 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
3667 For example:
3668
3669 .. code-block:: llvm
3670
3671    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
3672
3673 '``llvm.mem``'
3674 ^^^^^^^^^^^^^^^
3675
3676 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3677 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3678
3679 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3681
3682 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
3683 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
3684 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
3685 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
3686 with the same loop identifier.
3687
3688 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
3689 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
3690 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
3691 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
3692 ``L2``.
3693
3694 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
3695 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
3696 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
3697 loop.
3698
3699 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
3700 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
3701 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
3702 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
3703 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
3704 insert new memory instructions into the loop body).
3705
3706 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3707 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3708 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3709
3710 .. code-block:: llvm
3711
3712    for.body:
3713      ...
3714      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3715      ...
3716      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3717      ...
3718      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3719
3720    for.end:
3721    ...
3722    !0 = !{!0}
3723
3724 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3725 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3726 the loop identifier metadata node directly:
3727
3728 .. code-block:: llvm
3729
3730    outer.for.body:
3731      ...
3732      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3733      ...
3734      br label %inner.for.body
3735
3736    inner.for.body:
3737      ...
3738      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3739      ...
3740      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3741      ...
3742      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3743
3744    inner.for.end:
3745      ...
3746      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3747      ...
3748      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3749
3750    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3751    ...
3752    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
3753    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
3754    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
3755
3756 '``llvm.bitsets``'
3757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3758
3759 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
3760 :doc:`bitsets <BitSets>`.
3761
3762 Module Flags Metadata
3763 =====================
3764
3765 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3766 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3767 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3768 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3769 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3770 look it up.
3771
3772 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3773 Each triplet has the following form:
3774
3775 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3776    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3777    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3778    described below.
3779 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3780    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3781    including entries with the **Require** behavior).
3782 -  The third element is the value of the flag.
3783
3784 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3785 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3786 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3787 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3788 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3789 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3790
3791 The following behaviors are supported:
3792
3793 .. list-table::
3794    :header-rows: 1
3795    :widths: 10 90
3796
3797    * - Value
3798      - Behavior
3799
3800    * - 1
3801      - **Error**
3802            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3803            is that of the operands.
3804
3805    * - 2
3806      - **Warning**
3807            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3808            operand for the flag from the first module being linked.
3809
3810    * - 3
3811      - **Require**
3812            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3813            specified value after linking is performed. The value must be a
3814            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3815            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3816            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3817            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3818            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3819
3820    * - 4
3821      - **Override**
3822            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3823            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3824            differ, an error will be emitted.
3825
3826    * - 5
3827      - **Append**
3828            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3829
3830    * - 6
3831      - **AppendUnique**
3832            Appends the two values, which are required to be metadata
3833            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3834            during the append operation.
3835
3836 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3837 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3838 value) or **Override**.
3839
3840 An example of module flags:
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
3845     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
3846     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
3847     !3 = !{ i32 3, !"qux",
3848       !{
3849         !"foo", i32 1
3850       }
3851     }
3852     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3853
3854 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3855    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3856    values are not equal.
3857
3858 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3859    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3860    '37'.
3861
3862 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3863    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3864    warning if their values are not equal.
3865
3866 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3867
3868    ::
3869
3870        !{ !"foo", i32 1 }
3871
3872    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3873    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3874    performed.
3875
3876 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3877 ----------------------------------------------------
3878
3879 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3880 collection in a special section called "image info". The metadata
3881 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3882 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3883 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3884 be merged rather than appended together.
3885
3886 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3887 following key-value pairs:
3888
3889 .. list-table::
3890    :header-rows: 1
3891    :widths: 30 70
3892
3893    * - Key
3894      - Value
3895
3896    * - ``Objective-C Version``
3897      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3898
3899    * - ``Objective-C Image Info Version``
3900      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3901        always 0.
3902
3903    * - ``Objective-C Image Info Section``
3904      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3905        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3906        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3907        Objective-C ABI version 2.
3908
3909    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3910      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3911        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3912        collection supported.
3913
3914    * - ``Objective-C GC Only``
3915      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3916        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3917        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3918
3919 Some important flag interactions:
3920
3921 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3922    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3923    2, then the resulting module has the
3924    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3925 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3926    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3927
3928 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3929 --------------------------------------------
3930
3931 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3932 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3933 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3934 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3935
3936 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3937 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3938 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3939 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3940 list of metadata strings defining linker options.
3941
3942 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3943 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3944 framework::
3945
3946     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
3947        !{
3948           !{ !"-lz" },
3949           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
3950     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3951
3952 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3953 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3954 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3955 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3956 assembly writer or object file emitter.
3957
3958 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3959 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3960 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3961
3962 C type width Module Flags Metadata
3963 ----------------------------------
3964
3965 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3966 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3967 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3968 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3969 width.
3970
3971 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3972 flags metadata, using the following key-value pairs:
3973
3974 .. list-table::
3975    :header-rows: 1
3976    :widths: 30 70
3977
3978    * - Key
3979      - Value
3980
3981    * - short_wchar
3982      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3983        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3984
3985    * - short_enum
3986      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3987        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3988          represent all of its values.
3989
3990 For example, the following metadata section specifies that the module was
3991 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3992 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3993
3994     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3995     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
3996     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
3997
3998 .. _intrinsicglobalvariables:
3999
4000 Intrinsic Global Variables
4001 ==========================
4002
4003 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4004 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4005 All globals of this sort should have a section specified as
4006 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4007 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4008
4009 .. _gv_llvmused:
4010
4011 The '``llvm.used``' Global Variable
4012 -----------------------------------
4013
4014 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4015 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4016 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4017 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4018 use of it is:
4019
4020 .. code-block:: llvm
4021
4022     @X = global i8 4
4023     @Y = global i32 123
4024
4025     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4026        i8* @X,
4027        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4028     ], section "llvm.metadata"
4029
4030 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4031 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4032 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4033 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4034 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4035 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4036 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4037
4038 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4039 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4040 molesting the symbol.
4041
4042 .. _gv_llvmcompilerused:
4043
4044 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4045 --------------------------------------------
4046
4047 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4048 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4049 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4050 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4051 by ``@llvm.used``.
4052
4053 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4054 and should not be exposed to source languages.
4055
4056 .. _gv_llvmglobalctors:
4057
4058 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4059 -------------------------------------------
4060
4061 .. code-block:: llvm
4062
4063     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4064     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4065
4066 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4067 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4068 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4069 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4070 functions with the same priority is not defined.
4071
4072 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4073 or function, the initializer function will only run if the associated
4074 data from the current module is not discarded.
4075
4076 .. _llvmglobaldtors:
4077
4078 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4079 -------------------------------------------
4080
4081 .. code-block:: llvm
4082
4083     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4084     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4085
4086 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4087 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4088 The functions referenced by this array will be called in descending
4089 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4090 order of functions with the same priority is not defined.
4091
4092 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4093 or function, the destructor function will only run if the associated
4094 data from the current module is not discarded.
4095
4096 Instruction Reference
4097 =====================
4098
4099 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4100 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4101 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4102 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4103 :ref:`other instructions <otherops>`.
4104
4105 .. _terminators:
4106
4107 Terminator Instructions
4108 -----------------------
4109
4110 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4111 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4112 block should be executed after the current block is finished. These
4113 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4114 control flow, not values (the one exception being the
4115 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4116
4117 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4118 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4119 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4120 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4121
4122 .. _i_ret:
4123
4124 '``ret``' Instruction
4125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4126
4127 Syntax:
4128 """""""
4129
4130 ::
4131
4132       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4133       ret void                 ; Return from void function
4134
4135 Overview:
4136 """""""""
4137
4138 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4139 a value) from a function back to the caller.
4140
4141 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4142 value and then causes control flow, and one that just causes control
4143 flow to occur.
4144
4145 Arguments:
4146 """"""""""
4147
4148 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4149 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4150 class <t_firstclass>`' type.
4151
4152 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4153 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4154 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4155 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4156 value.
4157
4158 Semantics:
4159 """"""""""
4160
4161 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4162 the calling function's context. If the caller is a
4163 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4164 instruction after the call. If the caller was an
4165 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4166 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4167 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4168 value.
4169
4170 Example:
4171 """"""""
4172
4173 .. code-block:: llvm
4174
4175       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4176       ret void                        ; Return from a void function
4177       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4178
4179 .. _i_br:
4180
4181 '``br``' Instruction
4182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4183
4184 Syntax:
4185 """""""
4186
4187 ::
4188
4189       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4190       br label <dest>          ; Unconditional branch
4191
4192 Overview:
4193 """""""""
4194
4195 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4196 different basic block in the current function. There are two forms of
4197 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4198 unconditional branch.
4199
4200 Arguments:
4201 """"""""""
4202
4203 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4204 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4205 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4206
4207 Semantics:
4208 """"""""""
4209
4210 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4211 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4212 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4213 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4214
4215 Example:
4216 """"""""
4217
4218 .. code-block:: llvm
4219
4220     Test:
4221       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4222       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4223     IfEqual:
4224       ret i32 1
4225     IfUnequal:
4226       ret i32 0
4227
4228 .. _i_switch:
4229
4230 '``switch``' Instruction
4231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4232
4233 Syntax:
4234 """""""
4235
4236 ::
4237
4238       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4239
4240 Overview:
4241 """""""""
4242
4243 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4244 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4245 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4246 destinations.
4247
4248 Arguments:
4249 """"""""""
4250
4251 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4252 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4253 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4254 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4255
4256 Semantics:
4257 """"""""""
4258
4259 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4260 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4261 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4262 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4263 to the default destination.
4264
4265 Implementation:
4266 """""""""""""""
4267
4268 Depending on properties of the target machine and the particular
4269 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4270 different ways. For example, it could be generated as a series of
4271 chained conditional branches or with a lookup table.
4272
4273 Example:
4274 """"""""
4275
4276 .. code-block:: llvm
4277
4278      ; Emulate a conditional br instruction
4279      %Val = zext i1 %value to i32
4280      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4281
4282      ; Emulate an unconditional br instruction
4283      switch i32 0, label %dest [ ]
4284
4285      ; Implement a jump table:
4286      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4287                                          i32 1, label %onone
4288                                          i32 2, label %ontwo ]
4289
4290 .. _i_indirectbr:
4291
4292 '``indirectbr``' Instruction
4293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4294
4295 Syntax:
4296 """""""
4297
4298 ::
4299
4300       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4301
4302 Overview:
4303 """""""""
4304
4305 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4306 label within the current function, whose address is specified by
4307 "``address``". Address must be derived from a
4308 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4309
4310 Arguments:
4311 """"""""""
4312
4313 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4314 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4315 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4316 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4317
4318 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4319 accurate understanding of the CFG.
4320
4321 Semantics:
4322 """"""""""
4323
4324 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4325 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4326 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4327 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4328
4329 Implementation:
4330 """""""""""""""
4331
4332 This is typically implemented with a jump through a register.
4333
4334 Example:
4335 """"""""
4336
4337 .. code-block:: llvm
4338
4339      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4340
4341 .. _i_invoke:
4342
4343 '``invoke``' Instruction
4344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4345
4346 Syntax:
4347 """""""
4348
4349 ::
4350
4351       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4352                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4353
4354 Overview:
4355 """""""""
4356
4357 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4358 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4359 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4360 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4361 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4362 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4363 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4364 nearest "exception" label.
4365
4366 The '``exception``' label is a `landing
4367 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4368 '``exception``' label is required to have the
4369 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4370 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4371 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4372 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4373 instruction, so that the important information contained within the
4374 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4375
4376 Arguments:
4377 """"""""""
4378
4379 This instruction requires several arguments:
4380
4381 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4382    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4383    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4384 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4385    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4386    are valid here.
4387 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4388    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4389    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
4390    branching off an arbitrary pointer to function value.
4391 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
4392    function to be invoked.
4393 #. '``function args``': argument list whose types match the function
4394    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
4395    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
4396    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
4397    extra arguments can be specified.
4398 #. '``normal label``': the label reached when the called function
4399    executes a '``ret``' instruction.
4400 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
4401    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
4402    mechanism.
4403 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
4404    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
4405    attributes are valid here.
4406
4407 Semantics:
4408 """"""""""
4409
4410 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
4411 instruction in most regards. The primary difference is that it
4412 establishes an association with a label, which is used by the runtime
4413 library to unwind the stack.
4414
4415 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
4416 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
4417 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
4418 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
4419
4420 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
4421 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
4422 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
4423 return value is available.
4424
4425 Example:
4426 """"""""
4427
4428 .. code-block:: llvm
4429
4430       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
4431                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4432       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
4433                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
4434
4435 .. _i_resume:
4436
4437 '``resume``' Instruction
4438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4439
4440 Syntax:
4441 """""""
4442
4443 ::
4444
4445       resume <type> <value>
4446
4447 Overview:
4448 """""""""
4449
4450 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
4451 successors.
4452
4453 Arguments:
4454 """"""""""
4455
4456 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
4457 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
4458 function.
4459
4460 Semantics:
4461 """"""""""
4462
4463 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
4464 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
4465 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
4466
4467 Example:
4468 """"""""
4469
4470 .. code-block:: llvm
4471
4472       resume { i8*, i32 } %exn
4473
4474 .. _i_unreachable:
4475
4476 '``unreachable``' Instruction
4477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4478
4479 Syntax:
4480 """""""
4481
4482 ::
4483
4484       unreachable
4485
4486 Overview:
4487 """""""""
4488
4489 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
4490 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
4491 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
4492 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
4493
4494 Semantics:
4495 """"""""""
4496
4497 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
4498
4499 .. _binaryops:
4500
4501 Binary Operations
4502 -----------------
4503
4504 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
4505 They require two operands of the same type, execute an operation on
4506 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
4507 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
4508 result value has the same type as its operands.
4509
4510 There are several different binary operators:
4511
4512 .. _i_add:
4513
4514 '``add``' Instruction
4515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4516
4517 Syntax:
4518 """""""
4519
4520 ::
4521
4522       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4523       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4524       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4525       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4526
4527 Overview:
4528 """""""""
4529
4530 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
4531
4532 Arguments:
4533 """"""""""
4534
4535 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4536 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4537 arguments must have identical types.
4538
4539 Semantics:
4540 """"""""""
4541
4542 The value produced is the integer sum of the two operands.
4543
4544 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4545 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4546 the result.
4547
4548 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4549 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4550
4551 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4552 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4553 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4554 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4555
4556 Example:
4557 """"""""
4558
4559 .. code-block:: llvm
4560
4561       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4562
4563 .. _i_fadd:
4564
4565 '``fadd``' Instruction
4566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4567
4568 Syntax:
4569 """""""
4570
4571 ::
4572
4573       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4574
4575 Overview:
4576 """""""""
4577
4578 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4579
4580 Arguments:
4581 """"""""""
4582
4583 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
4584 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4585 Both arguments must have identical types.
4586
4587 Semantics:
4588 """"""""""
4589
4590 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4591 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4592 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4593 optimizations:
4594
4595 Example:
4596 """"""""
4597
4598 .. code-block:: llvm
4599
4600       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4601
4602 '``sub``' Instruction
4603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4604
4605 Syntax:
4606 """""""
4607
4608 ::
4609
4610       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4611       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4612       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4613       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4614
4615 Overview:
4616 """""""""
4617
4618 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4619
4620 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4621 instruction present in most other intermediate representations.
4622
4623 Arguments:
4624 """"""""""
4625
4626 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4627 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4628 arguments must have identical types.
4629
4630 Semantics:
4631 """"""""""
4632
4633 The value produced is the integer difference of the two operands.
4634
4635 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4636 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4637 the result.
4638
4639 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4640 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4641
4642 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4643 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4644 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4645 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4646
4647 Example:
4648 """"""""
4649
4650 .. code-block:: llvm
4651
4652       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4653       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4654
4655 .. _i_fsub:
4656
4657 '``fsub``' Instruction
4658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4659
4660 Syntax:
4661 """""""
4662
4663 ::
4664
4665       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4666
4667 Overview:
4668 """""""""
4669
4670 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4671
4672 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4673 instruction present in most other intermediate representations.
4674
4675 Arguments:
4676 """"""""""
4677
4678 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4679 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4680 Both arguments must have identical types.
4681
4682 Semantics:
4683 """"""""""
4684
4685 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4686 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4687 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4688 unsafe floating point optimizations:
4689
4690 Example:
4691 """"""""
4692
4693 .. code-block:: llvm
4694
4695       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4696       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4697
4698 '``mul``' Instruction
4699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4700
4701 Syntax:
4702 """""""
4703
4704 ::
4705
4706       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4707       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4708       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4709       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4710
4711 Overview:
4712 """""""""
4713
4714 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4715
4716 Arguments:
4717 """"""""""
4718
4719 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4720 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4721 arguments must have identical types.
4722
4723 Semantics:
4724 """"""""""
4725
4726 The value produced is the integer product of the two operands.
4727
4728 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4729 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4730 bit width of the result.
4731
4732 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4733 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4734 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4735 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4736 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4737 product.
4738
4739 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4740 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4741 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4742 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4743
4744 Example:
4745 """"""""
4746
4747 .. code-block:: llvm
4748
4749       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4750
4751 .. _i_fmul:
4752
4753 '``fmul``' Instruction
4754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4755
4756 Syntax:
4757 """""""
4758
4759 ::
4760
4761       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4762
4763 Overview:
4764 """""""""
4765
4766 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4767
4768 Arguments:
4769 """"""""""
4770
4771 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4772 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4773 Both arguments must have identical types.
4774
4775 Semantics:
4776 """"""""""
4777
4778 The value produced is the floating point product of the two operands.
4779 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4780 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4781 unsafe floating point optimizations:
4782
4783 Example:
4784 """"""""
4785
4786 .. code-block:: llvm
4787
4788       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4789
4790 '``udiv``' Instruction
4791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4792
4793 Syntax:
4794 """""""
4795
4796 ::
4797
4798       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4799       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4800
4801 Overview:
4802 """""""""
4803
4804 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4805
4806 Arguments:
4807 """"""""""
4808
4809 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4810 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4811 arguments must have identical types.
4812
4813 Semantics:
4814 """"""""""
4815
4816 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4817
4818 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4819 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4820
4821 Division by zero leads to undefined behavior.
4822
4823 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4824 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4825 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4826
4827 Example:
4828 """"""""
4829
4830 .. code-block:: llvm
4831
4832       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4833
4834 '``sdiv``' Instruction
4835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4836
4837 Syntax:
4838 """""""
4839
4840 ::
4841
4842       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4843       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4844
4845 Overview:
4846 """""""""
4847
4848 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4849
4850 Arguments:
4851 """"""""""
4852
4853 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4854 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4855 arguments must have identical types.
4856
4857 Semantics:
4858 """"""""""
4859
4860 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4861 rounded towards zero.
4862
4863 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4864 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4865
4866 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4867 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4868 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4869
4870 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4871 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4872
4873 Example:
4874 """"""""
4875
4876 .. code-block:: llvm
4877
4878       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4879
4880 .. _i_fdiv:
4881
4882 '``fdiv``' Instruction
4883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4884
4885 Syntax:
4886 """""""
4887
4888 ::
4889
4890       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4891
4892 Overview:
4893 """""""""
4894
4895 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4896
4897 Arguments:
4898 """"""""""
4899
4900 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4901 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4902 Both arguments must have identical types.
4903
4904 Semantics:
4905 """"""""""
4906
4907 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4908 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4909 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4910 unsafe floating point optimizations:
4911
4912 Example:
4913 """"""""
4914
4915 .. code-block:: llvm
4916
4917       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4918
4919 '``urem``' Instruction
4920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4921
4922 Syntax:
4923 """""""
4924
4925 ::
4926
4927       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4928
4929 Overview:
4930 """""""""
4931
4932 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4933 division of its two arguments.
4934
4935 Arguments:
4936 """"""""""
4937
4938 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4939 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4940 arguments must have identical types.
4941
4942 Semantics:
4943 """"""""""
4944
4945 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4946 This instruction always performs an unsigned division to get the
4947 remainder.
4948
4949 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4950 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4951
4952 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4953
4954 Example:
4955 """"""""
4956
4957 .. code-block:: llvm
4958
4959       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4960
4961 '``srem``' Instruction
4962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4963
4964 Syntax:
4965 """""""
4966
4967 ::
4968
4969       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4970
4971 Overview:
4972 """""""""
4973
4974 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4975 division of its two operands. This instruction can also take
4976 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4977 must be integers.
4978
4979 Arguments:
4980 """"""""""
4981
4982 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4983 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4984 arguments must have identical types.
4985
4986 Semantics:
4987 """"""""""
4988
4989 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4990 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4991 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4992 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4993 difference, see `The Math
4994 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4995 table of how this is implemented in various languages, please see
4996 `Wikipedia: modulo
4997 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4998
4999 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5000 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5001
5002 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5003 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5004 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5005 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5006 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5007 result of the division and the remainder.)
5008
5009 Example:
5010 """"""""
5011
5012 .. code-block:: llvm
5013
5014       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5015
5016 .. _i_frem:
5017
5018 '``frem``' Instruction
5019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5020
5021 Syntax:
5022 """""""
5023
5024 ::
5025
5026       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5027
5028 Overview:
5029 """""""""
5030
5031 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5032 its two operands.
5033
5034 Arguments:
5035 """"""""""
5036
5037 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5038 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5039 Both arguments must have identical types.
5040
5041 Semantics:
5042 """"""""""
5043
5044 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5045 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5046 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5047 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5048
5049 Example:
5050 """"""""
5051
5052 .. code-block:: llvm
5053
5054       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5055
5056 .. _bitwiseops:
5057
5058 Bitwise Binary Operations
5059 -------------------------
5060
5061 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5062 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5063 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5064 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5065 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5066
5067 '``shl``' Instruction
5068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5069
5070 Syntax:
5071 """""""
5072
5073 ::
5074
5075       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5076       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5077       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5078       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5079
5080 Overview:
5081 """""""""
5082
5083 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5084 a specified number of bits.
5085
5086 Arguments:
5087 """"""""""
5088
5089 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5090 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5091 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5092
5093 Semantics:
5094 """"""""""
5095
5096 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5097 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5098 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5099 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5100 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5101 in ``op2``.
5102
5103 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5104 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5105 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5106 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5107 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5108 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5109 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5110
5111 Example:
5112 """"""""
5113
5114 .. code-block:: llvm
5115
5116       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5117       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5118       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5119       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5120       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5121
5122 '``lshr``' Instruction
5123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5124
5125 Syntax:
5126 """""""
5127
5128 ::
5129
5130       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5131       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5132
5133 Overview:
5134 """""""""
5135
5136 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5137 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5138
5139 Arguments:
5140 """"""""""
5141
5142 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5143 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5144 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5145
5146 Semantics:
5147 """"""""""
5148
5149 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5150 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5151 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5152 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5153 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5154 corresponding shift amount in ``op2``.
5155
5156 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5157 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5158 non-zero.
5159
5160 Example:
5161 """"""""
5162
5163 .. code-block:: llvm
5164
5165       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5166       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5167       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5168       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5169       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5170       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5171
5172 '``ashr``' Instruction
5173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5174
5175 Syntax:
5176 """""""
5177
5178 ::
5179
5180       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5181       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5182
5183 Overview:
5184 """""""""
5185
5186 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5187 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5188 extension.
5189
5190 Arguments:
5191 """"""""""
5192
5193 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5194 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5195 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5196
5197 Semantics:
5198 """"""""""
5199
5200 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5201 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5202 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5203 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5204 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5205 corresponding shift amount in ``op2``.
5206
5207 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5208 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5209 non-zero.
5210
5211 Example:
5212 """"""""
5213
5214 .. code-block:: llvm
5215
5216       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5217       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5218       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5219       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5220       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5221       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5222
5223 '``and``' Instruction
5224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5225
5226 Syntax:
5227 """""""
5228
5229 ::
5230
5231       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5232
5233 Overview:
5234 """""""""
5235
5236 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5237 operands.
5238
5239 Arguments:
5240 """"""""""
5241
5242 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5243 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5244 arguments must have identical types.
5245
5246 Semantics:
5247 """"""""""
5248
5249 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5250
5251 +-----+-----+-----+
5252 | In0 | In1 | Out |
5253 +-----+-----+-----+
5254 |   0 |   0 |   0 |
5255 +-----+-----+-----+
5256 |   0 |   1 |   0 |
5257 +-----+-----+-----+
5258 |   1 |   0 |   0 |
5259 +-----+-----+-----+
5260 |   1 |   1 |   1 |
5261 +-----+-----+-----+
5262
5263 Example:
5264 """"""""
5265
5266 .. code-block:: llvm
5267
5268       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5269       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5270       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5271
5272 '``or``' Instruction
5273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5274
5275 Syntax:
5276 """""""
5277
5278 ::
5279
5280       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5281
5282 Overview:
5283 """""""""
5284
5285 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5286 two operands.
5287
5288 Arguments:
5289 """"""""""
5290
5291 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5292 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5293 arguments must have identical types.
5294
5295 Semantics:
5296 """"""""""
5297
5298 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5299
5300 +-----+-----+-----+
5301 | In0 | In1 | Out |
5302 +-----+-----+-----+
5303 |   0 |   0 |   0 |
5304 +-----+-----+-----+
5305 |   0 |   1 |   1 |
5306 +-----+-----+-----+
5307 |   1 |   0 |   1 |
5308 +-----+-----+-----+
5309 |   1 |   1 |   1 |
5310 +-----+-----+-----+
5311
5312 Example:
5313 """"""""
5314
5315 ::
5316
5317       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5318       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5319       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5320
5321 '``xor``' Instruction
5322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5323
5324 Syntax:
5325 """""""
5326
5327 ::
5328
5329       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5330
5331 Overview:
5332 """""""""
5333
5334 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5335 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5336 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5337
5338 Arguments:
5339 """"""""""
5340
5341 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5342 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5343 arguments must have identical types.
5344
5345 Semantics:
5346 """"""""""
5347
5348 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5349
5350 +-----+-----+-----+
5351 | In0 | In1 | Out |
5352 +-----+-----+-----+
5353 |   0 |   0 |   0 |
5354 +-----+-----+-----+
5355 |   0 |   1 |   1 |
5356 +-----+-----+-----+
5357 |   1 |   0 |   1 |
5358 +-----+-----+-----+
5359 |   1 |   1 |   0 |
5360 +-----+-----+-----+
5361
5362 Example:
5363 """"""""
5364
5365 .. code-block:: llvm
5366
5367       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5368       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5369       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5370       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5371
5372 Vector Operations
5373 -----------------
5374
5375 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5376 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5377 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5378 While LLVM does directly support these vector operations, many
5379 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5380 take full advantage of a specific target.
5381
5382 .. _i_extractelement:
5383
5384 '``extractelement``' Instruction
5385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5386
5387 Syntax:
5388 """""""
5389
5390 ::
5391
5392       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
5393
5394 Overview:
5395 """""""""
5396
5397 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
5398 from a vector at a specified index.
5399
5400 Arguments:
5401 """"""""""
5402
5403 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
5404 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
5405 the position from which to extract the element. The index may be a
5406 variable of any integer type.
5407
5408 Semantics:
5409 """"""""""
5410
5411 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
5412 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
5413 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
5414
5415 Example:
5416 """"""""
5417
5418 .. code-block:: llvm
5419
5420       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
5421
5422 .. _i_insertelement:
5423
5424 '``insertelement``' Instruction
5425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5426
5427 Syntax:
5428 """""""
5429
5430 ::
5431
5432       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
5433
5434 Overview:
5435 """""""""
5436
5437 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
5438 vector at a specified index.
5439
5440 Arguments:
5441 """"""""""
5442
5443 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
5444 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
5445 type must equal the element type of the first operand. The third operand
5446 is an index indicating the position at which to insert the value. The
5447 index may be a variable of any integer type.
5448
5449 Semantics:
5450 """"""""""
5451
5452 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
5453 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
5454 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
5455 undefined.
5456
5457 Example:
5458 """"""""
5459
5460 .. code-block:: llvm
5461
5462       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
5463
5464 .. _i_shufflevector:
5465
5466 '``shufflevector``' Instruction
5467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5468
5469 Syntax:
5470 """""""
5471
5472 ::
5473
5474       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
5475
5476 Overview:
5477 """""""""
5478
5479 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
5480 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
5481 the input and length that is the same as the shuffle mask.
5482
5483 Arguments:
5484 """"""""""
5485
5486 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
5487 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
5488 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
5489 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
5490 same as the element type of the first two operands.
5491
5492 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
5493 constant integer or undef values.
5494
5495 Semantics:
5496 """"""""""
5497
5498 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
5499 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
5500 element of the result vector, which element of the two input vectors the
5501 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
5502 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
5503 only one vector.
5504
5505 Example:
5506 """"""""
5507
5508 .. code-block:: llvm
5509
5510       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5511                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
5512       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
5513                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
5514       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
5515                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
5516       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
5517                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
5518
5519 Aggregate Operations
5520 --------------------
5521
5522 LLVM supports several instructions for working with
5523 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
5524
5525 .. _i_extractvalue:
5526
5527 '``extractvalue``' Instruction
5528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5529
5530 Syntax:
5531 """""""
5532
5533 ::
5534
5535       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5536
5537 Overview:
5538 """""""""
5539
5540 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5541 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5542
5543 Arguments:
5544 """"""""""
5545
5546 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5547 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5548 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5549 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5550
5551 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5552
5553 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5554    omitted and assumed to be zero.
5555 -  At least one index must be specified.
5556 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5557
5558 Semantics:
5559 """"""""""
5560
5561 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5562 the index operands.
5563
5564 Example:
5565 """"""""
5566
5567 .. code-block:: llvm
5568
5569       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5570
5571 .. _i_insertvalue:
5572
5573 '``insertvalue``' Instruction
5574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5575
5576 Syntax:
5577 """""""
5578
5579 ::
5580
5581       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5582
5583 Overview:
5584 """""""""
5585
5586 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5587 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5588
5589 Arguments:
5590 """"""""""
5591
5592 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5593 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5594 a first-class value to insert. The following operands are constant
5595 indices indicating the position at which to insert the value in a
5596 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5597 to insert must have the same type as the value identified by the
5598 indices.
5599
5600 Semantics:
5601 """"""""""
5602
5603 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5604 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5605 indices is that of ``elt``.
5606
5607 Example:
5608 """"""""
5609
5610 .. code-block:: llvm
5611
5612       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5613       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5614       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5615
5616 .. _memoryops:
5617
5618 Memory Access and Addressing Operations
5619 ---------------------------------------
5620
5621 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5622 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5623 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5624 memory in LLVM.
5625
5626 .. _i_alloca:
5627
5628 '``alloca``' Instruction
5629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5630
5631 Syntax:
5632 """""""
5633
5634 ::
5635
5636       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5637
5638 Overview:
5639 """""""""
5640
5641 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5642 currently executing function, to be automatically released when this
5643 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5644 generic address space (address space zero).
5645
5646 Arguments:
5647 """"""""""
5648
5649 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5650 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5651 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5652 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5653 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5654 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5655 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5656 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5657 boundary compatible with the type.
5658
5659 '``type``' may be any sized type.
5660
5661 Semantics:
5662 """"""""""
5663
5664 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5665 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5666 memory is automatically released when the function returns. The
5667 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5668 variables that must have an address available. When the function returns
5669 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5670 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5671 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5672 is not specified.
5673
5674 Example:
5675 """"""""
5676
5677 .. code-block:: llvm
5678
5679       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5680       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5681       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5682       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5683
5684 .. _i_load:
5685
5686 '``load``' Instruction
5687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5688
5689 Syntax:
5690 """""""
5691
5692 ::
5693
5694       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
5695       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5696       !<index> = !{ i32 1 }
5697
5698 Overview:
5699 """""""""
5700
5701 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5702
5703 Arguments:
5704 """"""""""
5705
5706 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5707 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
5708 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5709 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5710 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5711 operations <volatile>`.
5712
5713 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5714 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5715 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5716 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5717 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5718 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5719 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5720 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5721 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5722 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5723 any defined semantics for atomic loads.
5724
5725 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5726 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5727 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5728 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5729 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5730 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5731 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5732 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5733
5734 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5735 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5736 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5737 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5738 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5739 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5740 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5741
5742 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5743 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5744 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5745 instruction tells the optimizer and code generator that the address
5746 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
5747 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
5748 but it does imply that once the location is known dereferenceable
5749 its value is henceforth unchanging.
5750
5751 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
5752 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5753 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
5754 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
5755 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
5756 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
5757 to loads of a pointer type.
5758
5759 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
5760 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5761 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
5762 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
5763 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5764 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
5765 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5766 to loads of a pointer type.
5767
5768 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
5769 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
5770 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
5771 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
5772 dereferenceable or null.
5773 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
5774 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
5775 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
5776 to loads of a pointer type.
5777
5778 Semantics:
5779 """"""""""
5780
5781 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5782 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5783 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5784 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5785 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5786 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5787 written using a store of the same type.
5788
5789 Examples:
5790 """""""""
5791
5792 .. code-block:: llvm
5793
5794       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5795       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5796       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
5797
5798 .. _i_store:
5799
5800 '``store``' Instruction
5801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5802
5803 Syntax:
5804 """""""
5805
5806 ::
5807
5808       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5809       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5810
5811 Overview:
5812 """""""""
5813
5814 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5815
5816 Arguments:
5817 """"""""""
5818
5819 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5820 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5821 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5822 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5823 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5824 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5825 operations <volatile>`.
5826
5827 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5828 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5829 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5830 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5831 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5832 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5833 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5834 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5835 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5836 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5837 have any defined semantics for atomic stores.
5838
5839 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5840 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5841 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5842 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5843 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5844 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5845 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5846 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5847
5848 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5849 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5850 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5851 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5852 be reused in the cache. The code generator may select special
5853 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5854 x86.
5855
5856 Semantics:
5857 """"""""""
5858
5859 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5860 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5861 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5862 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5863 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5864 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5865 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5866 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5867
5868 Example:
5869 """"""""
5870
5871 .. code-block:: llvm
5872
5873       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5874       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5875       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5876
5877 .. _i_fence:
5878
5879 '``fence``' Instruction
5880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5881
5882 Syntax:
5883 """""""
5884
5885 ::
5886
5887       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5888
5889 Overview:
5890 """""""""
5891
5892 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5893 between operations.
5894
5895 Arguments:
5896 """"""""""
5897
5898 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5899 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5900 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5901
5902 Semantics:
5903 """"""""""
5904
5905 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5906 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5907 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5908 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5909 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5910 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5911 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5912 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5913 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5914 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5915 *happens-before* edge.
5916
5917 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5918 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5919 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5920
5921 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5922 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5923 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5924
5925 Example:
5926 """"""""
5927
5928 .. code-block:: llvm
5929
5930       fence acquire                          ; yields void
5931       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5932
5933 .. _i_cmpxchg:
5934
5935 '``cmpxchg``' Instruction
5936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5937
5938 Syntax:
5939 """""""
5940
5941 ::
5942
5943       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5944
5945 Overview:
5946 """""""""
5947
5948 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5949 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5950 equal, it tries to store a new value into the memory.
5951
5952 Arguments:
5953 """"""""""
5954
5955 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5956 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5957 address, and a new value to place at that address if the compared values
5958 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5959 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5960 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5961 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5962 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5963 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5964 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5965
5966 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5967 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5968 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5969 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5970 ``release`` or ``acq_rel``.
5971
5972 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5973 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5974 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5975 respect to all other code in the system.
5976
5977 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5978 equal to the size in memory of the operand.
5979
5980 Semantics:
5981 """"""""""
5982
5983 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5984 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5985 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5986 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5987
5988 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5989 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5990 matched.
5991
5992 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5993 if the value loaded equals ``cmp``.
5994
5995 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5996 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5997 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5998
5999 Example:
6000 """"""""
6001
6002 .. code-block:: llvm
6003
6004     entry:
6005       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6006       br label %loop
6007
6008     loop:
6009       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6010       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6011       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6012       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6013       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6014       br i1 %success, label %done, label %loop
6015
6016     done:
6017       ...
6018
6019 .. _i_atomicrmw:
6020
6021 '``atomicrmw``' Instruction
6022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6023
6024 Syntax:
6025 """""""
6026
6027 ::
6028
6029       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6030
6031 Overview:
6032 """""""""
6033
6034 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6035
6036 Arguments:
6037 """"""""""
6038
6039 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6040 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6041 operation. The operation must be one of the following keywords:
6042
6043 -  xchg
6044 -  add
6045 -  sub
6046 -  and
6047 -  nand
6048 -  or
6049 -  xor
6050 -  max
6051 -  min
6052 -  umax
6053 -  umin
6054
6055 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6056 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6057 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6058 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6059 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6060 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6061 operations <volatile>`.
6062
6063 Semantics:
6064 """"""""""
6065
6066 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6067 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6068 value at the location is returned. The modification is specified by the
6069 operation argument:
6070
6071 -  xchg: ``*ptr = val``
6072 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6073 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6074 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6075 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6076 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6077 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6078 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6079 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6080 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6081    comparison)
6082 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6083    comparison)
6084
6085 Example:
6086 """"""""
6087
6088 .. code-block:: llvm
6089
6090       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6091
6092 .. _i_getelementptr:
6093
6094 '``getelementptr``' Instruction
6095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6096
6097 Syntax:
6098 """""""
6099
6100 ::
6101
6102       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6103       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6104       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6105
6106 Overview:
6107 """""""""
6108
6109 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6110 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6111 address calculation only and does not access memory.
6112
6113 Arguments:
6114 """"""""""
6115
6116 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6117 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6118 base address to start from. The remaining arguments are indices
6119 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6120 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6121 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6122 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6123 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6124 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6125 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6126 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6127 would require loading the pointer before continuing calculation.
6128
6129 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6130 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6131 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6132 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6133 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6134 required to be constant. These integers are treated as signed values
6135 where relevant.
6136
6137 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6138 to LLVM:
6139
6140 .. code-block:: c
6141
6142     struct RT {
6143       char A;
6144       int B[10][20];
6145       char C;
6146     };
6147     struct ST {
6148       int X;
6149       double Y;
6150       struct RT Z;
6151     };
6152
6153     int *foo(struct ST *s) {
6154       return &s[1].Z.B[5][13];
6155     }
6156
6157 The LLVM code generated by Clang is:
6158
6159 .. code-block:: llvm
6160
6161     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6162     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6163
6164     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6165     entry:
6166       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6167       ret i32* %arrayidx
6168     }
6169
6170 Semantics:
6171 """"""""""
6172
6173 In the example above, the first index is indexing into the
6174 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6175 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6176 indexes into the third element of the structure, yielding a
6177 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6178 structure. The third index indexes into the second element of the
6179 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6180 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6181 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6182 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6183
6184 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6185 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6186 for the given testcase is equivalent to:
6187
6188 .. code-block:: llvm
6189
6190     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6191       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6192       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6193       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6194       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6195       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6196       ret i32* %t5
6197     }
6198
6199 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6200 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6201 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6202 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6203 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6204 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6205 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6206 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6207 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6208 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6209
6210 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6211 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6212 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6213 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6214 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6215 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6216 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6217 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6218 information.
6219
6220 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6221 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6222
6223 Example:
6224 """"""""
6225
6226 .. code-block:: llvm
6227
6228         ; yields [12 x i8]*:aptr
6229         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6230         ; yields i8*:vptr
6231         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6232         ; yields i8*:eptr
6233         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6234         ; yields i32*:iptr
6235         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6236
6237 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6238 must be a vector with the same number of elements. For example:
6239
6240 .. code-block:: llvm
6241
6242      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6243
6244 Conversion Operations
6245 ---------------------
6246
6247 The instructions in this category are the conversion instructions
6248 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6249 various bit conversions on the operand.
6250
6251 '``trunc .. to``' Instruction
6252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6253
6254 Syntax:
6255 """""""
6256
6257 ::
6258
6259       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6260
6261 Overview:
6262 """""""""
6263
6264 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6265
6266 Arguments:
6267 """"""""""
6268
6269 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6270 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6271 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6272 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6273 types are not allowed.
6274
6275 Semantics:
6276 """"""""""
6277
6278 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6279 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6280 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6281 It will always truncate bits.
6282
6283 Example:
6284 """"""""
6285
6286 .. code-block:: llvm
6287
6288       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6289       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6290       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6291       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6292
6293 '``zext .. to``' Instruction
6294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6295
6296 Syntax:
6297 """""""
6298
6299 ::
6300
6301       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6302
6303 Overview:
6304 """""""""
6305
6306 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6312 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6313 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6314 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6315
6316 Semantics:
6317 """"""""""
6318
6319 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6320 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6321
6322 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6323
6324 Example:
6325 """"""""
6326
6327 .. code-block:: llvm
6328
6329       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6330       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6331       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6332
6333 '``sext .. to``' Instruction
6334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6335
6336 Syntax:
6337 """""""
6338
6339 ::
6340
6341       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6342
6343 Overview:
6344 """""""""
6345
6346 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6347
6348 Arguments:
6349 """"""""""
6350
6351 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6352 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6353 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6354 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6355
6356 Semantics:
6357 """"""""""
6358
6359 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6360 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6361 of the type ``ty2``.
6362
6363 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6364
6365 Example:
6366 """"""""
6367
6368 .. code-block:: llvm
6369
6370       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6371       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6372       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6373
6374 '``fptrunc .. to``' Instruction
6375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6376
6377 Syntax:
6378 """""""
6379
6380 ::
6381
6382       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6383
6384 Overview:
6385 """""""""
6386
6387 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6388
6389 Arguments:
6390 """"""""""
6391
6392 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6393 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
6394 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
6395 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
6396
6397 Semantics:
6398 """"""""""
6399
6400 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
6401 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
6402 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
6403 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
6404
6405 Example:
6406 """"""""
6407
6408 .. code-block:: llvm
6409
6410       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
6411       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
6412
6413 '``fpext .. to``' Instruction
6414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6415
6416 Syntax:
6417 """""""
6418
6419 ::
6420
6421       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6422
6423 Overview:
6424 """""""""
6425
6426 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
6427 point value.
6428
6429 Arguments:
6430 """"""""""
6431
6432 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
6433 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
6434 to. The source type must be smaller than the destination type.
6435
6436 Semantics:
6437 """"""""""
6438
6439 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
6440 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
6441 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
6442 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
6443 *no-op cast* for a floating point cast.
6444
6445 Example:
6446 """"""""
6447
6448 .. code-block:: llvm
6449
6450       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
6451       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
6452
6453 '``fptoui .. to``' Instruction
6454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6455
6456 Syntax:
6457 """""""
6458
6459 ::
6460
6461       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6462
6463 Overview:
6464 """""""""
6465
6466 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
6467 integer equivalent of type ``ty2``.
6468
6469 Arguments:
6470 """"""""""
6471
6472 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
6473 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6474 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6475 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6476 type with the same number of elements as ``ty``
6477
6478 Semantics:
6479 """"""""""
6480
6481 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
6482 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6483 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6484 are undefined.
6485
6486 Example:
6487 """"""""
6488
6489 .. code-block:: llvm
6490
6491       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
6492       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
6493       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
6494
6495 '``fptosi .. to``' Instruction
6496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6497
6498 Syntax:
6499 """""""
6500
6501 ::
6502
6503       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6504
6505 Overview:
6506 """""""""
6507
6508 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
6509 ``value`` to type ``ty2``.
6510
6511 Arguments:
6512 """"""""""
6513
6514 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
6515 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
6516 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
6517 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
6518 type with the same number of elements as ``ty``
6519
6520 Semantics:
6521 """"""""""
6522
6523 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
6524 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
6525 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
6526 are undefined.
6527
6528 Example:
6529 """"""""
6530
6531 .. code-block:: llvm
6532
6533       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
6534       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
6535       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
6536
6537 '``uitofp .. to``' Instruction
6538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6539
6540 Syntax:
6541 """""""
6542
6543 ::
6544
6545       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6546
6547 Overview:
6548 """""""""
6549
6550 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
6551 and converts that value to the ``ty2`` type.
6552
6553 Arguments:
6554 """"""""""
6555
6556 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6557 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6558 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6559 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6560 type with the same number of elements as ``ty``
6561
6562 Semantics:
6563 """"""""""
6564
6565 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6566 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6567 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6568 are undefined.
6569
6570 Example:
6571 """"""""
6572
6573 .. code-block:: llvm
6574
6575       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6576       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6577
6578 '``sitofp .. to``' Instruction
6579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6580
6581 Syntax:
6582 """""""
6583
6584 ::
6585
6586       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6587
6588 Overview:
6589 """""""""
6590
6591 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6592 converts that value to the ``ty2`` type.
6593
6594 Arguments:
6595 """"""""""
6596
6597 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6598 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6599 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6600 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6601 type with the same number of elements as ``ty``
6602
6603 Semantics:
6604 """"""""""
6605
6606 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6607 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6608 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6609 undefined.
6610
6611 Example:
6612 """"""""
6613
6614 .. code-block:: llvm
6615
6616       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6617       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6618
6619 .. _i_ptrtoint:
6620
6621 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6623
6624 Syntax:
6625 """""""
6626
6627 ::
6628
6629       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6630
6631 Overview:
6632 """""""""
6633
6634 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6635 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6636
6637 Arguments:
6638 """"""""""
6639
6640 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6641 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6642 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6643 a vector of integers type.
6644
6645 Semantics:
6646 """"""""""
6647
6648 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6649 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6650 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6651 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6652 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6653 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6654 change.
6655
6656 Example:
6657 """"""""
6658
6659 .. code-block:: llvm
6660
6661       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6662       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6663       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6664
6665 .. _i_inttoptr:
6666
6667 '``inttoptr .. to``' Instruction
6668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6669
6670 Syntax:
6671 """""""
6672
6673 ::
6674
6675       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6676
6677 Overview:
6678 """""""""
6679
6680 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6681 pointer type, ``ty2``.
6682
6683 Arguments:
6684 """"""""""
6685
6686 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6687 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6688 type.
6689
6690 Semantics:
6691 """"""""""
6692
6693 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6694 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6695 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6696 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6697 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6698 nothing is done (*no-op cast*).
6699
6700 Example:
6701 """"""""
6702
6703 .. code-block:: llvm
6704
6705       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6706       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6707       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6708       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6709
6710 .. _i_bitcast:
6711
6712 '``bitcast .. to``' Instruction
6713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6714
6715 Syntax:
6716 """""""
6717
6718 ::
6719
6720       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6721
6722 Overview:
6723 """""""""
6724
6725 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6726 changing any bits.
6727
6728 Arguments:
6729 """"""""""
6730
6731 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6732 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6733 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6734 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6735 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6736 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6737 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6738 long as they have the same size).
6739
6740 Semantics:
6741 """"""""""
6742
6743 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6744 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6745 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6746 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6747 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6748 pointers) types with the same address space through this instruction.
6749 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6750 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6751
6752 Example:
6753 """"""""
6754
6755 .. code-block:: llvm
6756
6757       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6758       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6759       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6760       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6761
6762 .. _i_addrspacecast:
6763
6764 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6773
6774 Overview:
6775 """""""""
6776
6777 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6778 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6779
6780 Arguments:
6781 """"""""""
6782
6783 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6784 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6785 address space.
6786
6787 Semantics:
6788 """"""""""
6789
6790 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6791 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6792 value modification, depending on the target and the address space
6793 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6794 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6795 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6796 location.
6797
6798 Example:
6799 """"""""
6800
6801 .. code-block:: llvm
6802
6803       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6804       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6805       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6806
6807 .. _otherops:
6808
6809 Other Operations
6810 ----------------
6811
6812 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6813 which defy better classification.
6814
6815 .. _i_icmp:
6816
6817 '``icmp``' Instruction
6818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6819
6820 Syntax:
6821 """""""
6822
6823 ::
6824
6825       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6826
6827 Overview:
6828 """""""""
6829
6830 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6831 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6832 pointer, or pointer vector operands.
6833
6834 Arguments:
6835 """"""""""
6836
6837 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6838 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6839 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6840
6841 #. ``eq``: equal
6842 #. ``ne``: not equal
6843 #. ``ugt``: unsigned greater than
6844 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6845 #. ``ult``: unsigned less than
6846 #. ``ule``: unsigned less or equal
6847 #. ``sgt``: signed greater than
6848 #. ``sge``: signed greater or equal
6849 #. ``slt``: signed less than
6850 #. ``sle``: signed less or equal
6851
6852 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6853 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6854 must also be identical types.
6855
6856 Semantics:
6857 """"""""""
6858
6859 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6860 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6861 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6862
6863 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6864    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6865 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6866    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6867 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6868    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6869 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6870    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6871 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6872    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6873 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6874    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6875 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6876    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6877 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6878    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6879 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6880    if ``op1`` is less than ``op2``.
6881 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6882    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6883
6884 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6885 are compared as if they were integers.
6886
6887 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6888 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6889 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6890
6891 Example:
6892 """"""""
6893
6894 .. code-block:: llvm
6895
6896       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6897       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6898       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6899       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6900       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6901       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6902
6903 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6904 ``icmp`` instruction.
6905
6906 .. _i_fcmp:
6907
6908 '``fcmp``' Instruction
6909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6910
6911 Syntax:
6912 """""""
6913
6914 ::
6915
6916       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6917
6918 Overview:
6919 """""""""
6920
6921 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6922 values based on comparison of its operands.
6923
6924 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6925 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6926
6927 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6928 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6929 compared.
6930
6931 Arguments:
6932 """"""""""
6933
6934 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6935 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6936 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6937
6938 #. ``false``: no comparison, always returns false
6939 #. ``oeq``: ordered and equal
6940 #. ``ogt``: ordered and greater than
6941 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6942 #. ``olt``: ordered and less than
6943 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6944 #. ``one``: ordered and not equal
6945 #. ``ord``: ordered (no nans)
6946 #. ``ueq``: unordered or equal
6947 #. ``ugt``: unordered or greater than
6948 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6949 #. ``ult``: unordered or less than
6950 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6951 #. ``une``: unordered or not equal
6952 #. ``uno``: unordered (either nans)
6953 #. ``true``: no comparison, always returns true
6954
6955 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6956 that either operand may be a QNAN.
6957
6958 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6959 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6960 type. They must have identical types.
6961
6962 Semantics:
6963 """"""""""
6964
6965 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6966 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6967 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6968 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6969
6970 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6971 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6972    is equal to ``op2``.
6973 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6974    is greater than ``op2``.
6975 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6976    is greater than or equal to ``op2``.
6977 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6978    is less than ``op2``.
6979 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6980    is less than or equal to ``op2``.
6981 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6982    is not equal to ``op2``.
6983 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6984 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6985    equal to ``op2``.
6986 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6987    greater than ``op2``.
6988 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6989    greater than or equal to ``op2``.
6990 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6991    less than ``op2``.
6992 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6993    less than or equal to ``op2``.
6994 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6995    not equal to ``op2``.
6996 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6997 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6998
6999 Example:
7000 """"""""
7001
7002 .. code-block:: llvm
7003
7004       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7005       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7006       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7007       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7008
7009 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7010 ``fcmp`` instruction.
7011
7012 .. _i_phi:
7013
7014 '``phi``' Instruction
7015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7016
7017 Syntax:
7018 """""""
7019
7020 ::
7021
7022       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7023
7024 Overview:
7025 """""""""
7026
7027 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7028 graph representing the function.
7029
7030 Arguments:
7031 """"""""""
7032
7033 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7034 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7035 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7036 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7037 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7038 label arguments.
7039
7040 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7041 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7042 block.
7043
7044 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7045 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7046 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7047 instruction's return value on the same edge).
7048
7049 Semantics:
7050 """"""""""
7051
7052 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7053 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7054 executed just prior to the current block.
7055
7056 Example:
7057 """"""""
7058
7059 .. code-block:: llvm
7060
7061     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7062       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7063       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7064       br label %Loop
7065
7066 .. _i_select:
7067
7068 '``select``' Instruction
7069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7070
7071 Syntax:
7072 """""""
7073
7074 ::
7075
7076       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7077
7078       selty is either i1 or {<N x i1>}
7079
7080 Overview:
7081 """""""""
7082
7083 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7084 condition, without IR-level branching.
7085
7086 Arguments:
7087 """"""""""
7088
7089 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7090 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7091 class <t_firstclass>` type.
7092
7093 Semantics:
7094 """"""""""
7095
7096 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7097 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7098 argument.
7099
7100 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7101 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7102
7103 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7104 same size, then an entire vector is selected.
7105
7106 Example:
7107 """"""""
7108
7109 .. code-block:: llvm
7110
7111       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7112
7113 .. _i_call:
7114
7115 '``call``' Instruction
7116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7117
7118 Syntax:
7119 """""""
7120
7121 ::
7122
7123       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7124
7125 Overview:
7126 """""""""
7127
7128 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7129
7130 Arguments:
7131 """"""""""
7132
7133 This instruction requires several arguments:
7134
7135 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7136    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7137    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7138    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7139    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7140
7141    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7142       recursive cycle in the call graph.
7143    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7144       forwarded in place.
7145
7146    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7147    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7148    rules:
7149
7150    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7151      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7152    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7153      produced by the call or void.
7154    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7155      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7156      in address space.
7157    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7158    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7159      returned, and inalloca, must match.
7160    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7161      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7162      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7163
7164    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7165    the following conditions are met:
7166
7167    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7168    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7169       uses value of call or is void).
7170    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7171       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7172    -  `Platform-specific constraints are
7173       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7174
7175 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7176    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7177    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7178    calling convention of the call must match the calling convention of
7179    the target function, or else the behavior is undefined.
7180 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7181    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7182    are valid here.
7183 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7184    type of the return value. Functions that return no value are marked
7185    ``void``.
7186 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7187    being invoked. The argument types must match the types implied by
7188    this signature. This type can be omitted if the function is not
7189    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7190    function.
7191 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7192    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7193    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7194    to function value.
7195 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7196    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7197    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7198    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7199    extra arguments can be specified.
7200 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7201    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7202    attributes are valid here.
7203
7204 Semantics:
7205 """"""""""
7206
7207 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7208 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7209 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7210 flow continues with the instruction after the function call, and the
7211 return value of the function is bound to the result argument.
7212
7213 Example:
7214 """"""""
7215
7216 .. code-block:: llvm
7217
7218       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7219       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7220       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7221       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7222       call void %foo(i8 97 signext)
7223
7224       %struct.A = type { i32, i8 }
7225       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7226       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7227       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7228       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7229       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7230
7231 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7232 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7233 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7234 This is something we'd like to change in the future to provide better
7235 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7236
7237 .. _i_va_arg:
7238
7239 '``va_arg``' Instruction
7240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7241
7242 Syntax:
7243 """""""
7244
7245 ::
7246
7247       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7248
7249 Overview:
7250 """""""""
7251
7252 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7253 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7254 the ``va_arg`` macro in C.
7255
7256 Arguments:
7257 """"""""""
7258
7259 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7260 argument. It returns a value of the specified argument type and
7261 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7262 type of ``va_list`` is target specific.
7263
7264 Semantics:
7265 """"""""""
7266
7267 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7268 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7269 the next argument. For more information, see the variable argument
7270 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7271
7272 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7273 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7274 function.
7275
7276 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7277 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7278
7279 Example:
7280 """"""""
7281
7282 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7283
7284 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7285 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7286 types on any target.
7287
7288 .. _i_landingpad:
7289
7290 '``landingpad``' Instruction
7291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7292
7293 Syntax:
7294 """""""
7295
7296 ::
7297
7298       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
7299       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
7300
7301       <clause> := catch <type> <value>
7302       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7303
7304 Overview:
7305 """""""""
7306
7307 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7308 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7309 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7310 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7311 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
7312 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7313
7314 Arguments:
7315 """"""""""
7316
7317 The optional
7318 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7319
7320 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7321 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7322 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7323 clause takes an array constant as its argument. Use
7324 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7325 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7326 the ``cleanup`` flag.
7327
7328 Semantics:
7329 """"""""""
7330
7331 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7332 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
7333 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7334 calling conventions, how the personality function results are
7335 represented in LLVM IR is target specific.
7336
7337 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7338 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7339 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7340 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7341 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7342 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7343 unwinding continues further up the call stack.
7344
7345 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7346
7347 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7348    of an '``invoke``' instruction.
7349 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7350    first non-PHI instruction.
7351 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7352    pad block.
7353 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7354    '``landingpad``' instruction.
7355
7356 Example:
7357 """"""""
7358
7359 .. code-block:: llvm
7360
7361       ;; A landing pad which can catch an integer.
7362       %res = landingpad { i8*, i32 }
7363                catch i8** @_ZTIi
7364       ;; A landing pad that is a cleanup.
7365       %res = landingpad { i8*, i32 }
7366                cleanup
7367       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7368       %res = landingpad { i8*, i32 }
7369                catch i8** @_ZTIi
7370                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7371
7372 .. _intrinsics:
7373
7374 Intrinsic Functions
7375 ===================
7376
7377 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7378 have well known names and semantics and are required to follow certain
7379 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7380 for the LLVM language that does not require changing all of the
7381 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7382 reader/writer, the parser, etc...).
7383
7384 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7385 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7386 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7387 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7388 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7389 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
7390 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
7391 are added that they be documented here.
7392
7393 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
7394 represents a family of functions that perform the same operation but on
7395 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
7396 different integer types, overloading is used commonly to allow an
7397 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
7398 argument types or the result type can be overloaded to accept any
7399 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
7400 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
7401 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
7402 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
7403 argument or the result.
7404
7405 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
7406 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
7407 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
7408 whose type is matched against another type do not. For example, the
7409 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
7410 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
7411 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
7412 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
7413 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
7414 type is matched against the return type, it does not require its own
7415 name suffix.
7416
7417 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
7418 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
7419
7420 .. _int_varargs:
7421
7422 Variable Argument Handling Intrinsics
7423 -------------------------------------
7424
7425 Variable argument support is defined in LLVM with the
7426 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
7427 functions. These functions are related to the similarly named macros
7428 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
7429
7430 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
7431 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
7432 does not define what this type is, so all transformations should be
7433 prepared to handle these functions regardless of the type used.
7434
7435 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
7436 variable argument handling intrinsic functions are used.
7437
7438 .. code-block:: llvm
7439
7440     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
7441     ; it is merely an i8*.
7442     %struct.va_list = type { i8* }
7443
7444     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
7445     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
7446
7447     define i32 @test(i32 %X, ...) {
7448       ; Initialize variable argument processing
7449       %ap = alloca %struct.va_list
7450       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
7451       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
7452
7453       ; Read a single integer argument
7454       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
7455
7456       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
7457       %aq = alloca i8*
7458       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
7459       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
7460       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
7461
7462       ; Stop processing of arguments.
7463       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
7464       ret i32 %tmp
7465     }
7466
7467     declare void @llvm.va_start(i8*)
7468     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
7469     declare void @llvm.va_end(i8*)
7470
7471 .. _int_va_start:
7472
7473 '``llvm.va_start``' Intrinsic
7474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7475
7476 Syntax:
7477 """""""
7478
7479 ::
7480
7481       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
7482
7483 Overview:
7484 """""""""
7485
7486 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
7487 subsequent use by ``va_arg``.
7488
7489 Arguments:
7490 """"""""""
7491
7492 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7493
7494 Semantics:
7495 """"""""""
7496
7497 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
7498 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
7499 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
7500 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
7501 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
7502 to know the last argument of the function as the compiler can figure
7503 that out.
7504
7505 '``llvm.va_end``' Intrinsic
7506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7507
7508 Syntax:
7509 """""""
7510
7511 ::
7512
7513       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
7514
7515 Overview:
7516 """""""""
7517
7518 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
7519 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
7520
7521 Arguments:
7522 """"""""""
7523
7524 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
7525
7526 Semantics:
7527 """"""""""
7528
7529 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
7530 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
7531 element to which the argument points. Calls to
7532 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
7533 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
7534 ``llvm.va_end``.
7535
7536 .. _int_va_copy:
7537
7538 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
7539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7540
7541 Syntax:
7542 """""""
7543
7544 ::
7545
7546       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
7547
7548 Overview:
7549 """""""""
7550
7551 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
7552 from the source argument list to the destination argument list.
7553
7554 Arguments:
7555 """"""""""
7556
7557 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
7558 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
7559
7560 Semantics:
7561 """"""""""
7562
7563 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
7564 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
7565 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
7566 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
7567 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
7568
7569 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7570 --------------------------------------
7571
7572 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7573 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
7574 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
7575 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
7576
7577 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7578 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7579 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7580 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
7581 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7582 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7583
7584 Experimental Statepoint Intrinsics
7585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7586
7587 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
7588 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
7589 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
7590 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
7591 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
7592 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
7593 described in :doc:`Statepoints`.
7594
7595 .. _int_gcroot:
7596
7597 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7599
7600 Syntax:
7601 """""""
7602
7603 ::
7604
7605       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7606
7607 Overview:
7608 """""""""
7609
7610 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7611 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7612
7613 Arguments:
7614 """"""""""
7615
7616 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7617 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7618 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7619 root.
7620
7621 Semantics:
7622 """"""""""
7623
7624 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7625 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7626 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7627 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7628 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7629
7630 .. _int_gcread:
7631
7632 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7634
7635 Syntax:
7636 """""""
7637
7638 ::
7639
7640       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7641
7642 Overview:
7643 """""""""
7644
7645 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7646 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7647 barriers.
7648
7649 Arguments:
7650 """"""""""
7651
7652 The second argument is the address to read from, which should be an
7653 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7654 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7655 runtime (otherwise null).
7656
7657 Semantics:
7658 """"""""""
7659
7660 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7661 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7662 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7663 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7664 algorithm <gc>`.
7665
7666 .. _int_gcwrite:
7667
7668 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7670
7671 Syntax:
7672 """""""
7673
7674 ::
7675
7676       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7677
7678 Overview:
7679 """""""""
7680
7681 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7682 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7683 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7684
7685 Arguments:
7686 """"""""""
7687
7688 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7689 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7690 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7691 object, Obj may be null.
7692
7693 Semantics:
7694 """"""""""
7695
7696 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7697 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7698 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7699 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7700 algorithm <gc>`.
7701
7702 Code Generator Intrinsics
7703 -------------------------
7704
7705 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7706 may only be implemented with code generator support.
7707
7708 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7710
7711 Syntax:
7712 """""""
7713
7714 ::
7715
7716       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7717
7718 Overview:
7719 """""""""
7720
7721 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7722 target-specific value indicating the return address of the current
7723 function or one of its callers.
7724
7725 Arguments:
7726 """"""""""
7727
7728 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7729 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7730 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7731 value.
7732
7733 Semantics:
7734 """"""""""
7735
7736 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7737 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7738 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7739 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7740 used for debugging purposes.
7741
7742 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7743 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7744 of the obvious source-language caller.
7745
7746 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7748
7749 Syntax:
7750 """""""
7751
7752 ::
7753
7754       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7755
7756 Overview:
7757 """""""""
7758
7759 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7760 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7761
7762 Arguments:
7763 """"""""""
7764
7765 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7766 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7767 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7768 value.
7769
7770 Semantics:
7771 """"""""""
7772
7773 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7774 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7775 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7776 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7777 used for debugging purposes.
7778
7779 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7780 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7781 of the obvious source-language caller.
7782
7783 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
7784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7785
7786 Syntax:
7787 """""""
7788
7789 ::
7790
7791       declare void @llvm.localescape(...)
7792       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
7798 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
7799 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
7800 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
7801
7802 Arguments:
7803 """"""""""
7804
7805 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
7806 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
7807 once, and it can only do so from the entry block.
7808
7809 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
7810 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
7811 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
7812 other modules.
7813
7814 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame
7815 pointer of a call frame that is currently live. The return value of
7816 '``llvm.frameaddress``' is one way to produce such a value, but most platforms
7817 also expose the frame pointer through stack unwinding mechanisms.
7818
7819 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
7820 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
7821
7822 Semantics:
7823 """"""""""
7824
7825 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
7826 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
7827 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
7828 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
7829 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
7830 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
7831 '``llvm.localrecover``'.
7832
7833 .. _int_read_register:
7834 .. _int_write_register:
7835
7836 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7838
7839 Syntax:
7840 """""""
7841
7842 ::
7843
7844       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7845       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7846       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7847       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7848       !0 = !{!"sp\00"}
7849
7850 Overview:
7851 """""""""
7852
7853 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7854 provides access to the named register. The register must be valid on
7855 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7856 with the register being read.
7857
7858 Semantics:
7859 """"""""""
7860
7861 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7862 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7863 the current value of the register, where possible.
7864
7865 This is useful to implement named register global variables that need
7866 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7867 bare-metal programs including OS kernels.
7868
7869 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7870 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7871 allocatable registers are not supported.
7872
7873 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7874 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7875 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7876 registers.
7877
7878 .. _int_stacksave:
7879
7880 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7882
7883 Syntax:
7884 """""""
7885
7886 ::
7887
7888       declare i8* @llvm.stacksave()
7889
7890 Overview:
7891 """""""""
7892
7893 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7894 of the function stack, for use with
7895 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7896 implementing language features like scoped automatic variable sized
7897 arrays in C99.
7898
7899 Semantics:
7900 """"""""""
7901
7902 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7903 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7904 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7905 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7906 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7907 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7908 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7909
7910 .. _int_stackrestore:
7911
7912 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7914
7915 Syntax:
7916 """""""
7917
7918 ::
7919
7920       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7921
7922 Overview:
7923 """""""""
7924
7925 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7926 the function stack to the state it was in when the corresponding
7927 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7928 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7929 sized arrays in C99.
7930
7931 Semantics:
7932 """"""""""
7933
7934 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7935
7936 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7938
7939 Syntax:
7940 """""""
7941
7942 ::
7943
7944       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7945
7946 Overview:
7947 """""""""
7948
7949 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7950 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7951 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7952 its performance characteristics.
7953
7954 Arguments:
7955 """"""""""
7956
7957 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7958 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7959 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7960 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7961 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7962 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7963 arguments must be constant integers.
7964
7965 Semantics:
7966 """"""""""
7967
7968 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7969 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7970 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7971 the processor cache for better performance.
7972
7973 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7975
7976 Syntax:
7977 """""""
7978
7979 ::
7980
7981       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7982
7983 Overview:
7984 """""""""
7985
7986 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7987 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7988 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7989 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7990 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7991 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7992 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7993 allow correlations of simulation runs.
7994
7995 Arguments:
7996 """"""""""
7997
7998 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7999
8000 Semantics:
8001 """"""""""
8002
8003 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
8004 that do not support this intrinsic may ignore it.
8005
8006 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
8007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8008
8009 Syntax:
8010 """""""
8011
8012 ::
8013
8014       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
8015
8016 Overview:
8017 """""""""
8018
8019 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
8020 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8021 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8022 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8023 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8024 timings.
8025
8026 Semantics:
8027 """"""""""
8028
8029 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8030 memory. Implementations are allowed to either return a application
8031 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8032 is lowered to a constant 0.
8033
8034 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8035 running at and the host platform.
8036
8037 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8039
8040 Syntax:
8041 """""""
8042
8043 ::
8044
8045       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8046
8047 Overview:
8048 """""""""
8049
8050 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8051 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8052 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8053 flushes the instruction cache.
8054
8055 Semantics:
8056 """"""""""
8057
8058 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8059 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8060 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8061 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8062 privileges.
8063
8064 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8065 time library.
8066
8067 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8068 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8069
8070 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8072
8073 Syntax:
8074 """""""
8075
8076 ::
8077
8078       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8079                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8080
8081 Overview:
8082 """""""""
8083
8084 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8085 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8086 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8087 program at runtime.
8088
8089 Arguments:
8090 """"""""""
8091
8092 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8093 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8094 (mangled) function name for a set of counters.
8095
8096 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8097 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8098 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8099 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8100 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8101
8102 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8103 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8104
8105 Semantics:
8106 """"""""""
8107
8108 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8109 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8110 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8111 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8112 the ``llvm-profdata`` tool.
8113
8114 Standard C Library Intrinsics
8115 -----------------------------
8116
8117 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8118 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8119 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8120 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8121
8122 .. _int_memcpy:
8123
8124 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8126
8127 Syntax:
8128 """""""
8129
8130 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8131 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8132 support all bit widths however.
8133
8134 ::
8135
8136       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8137                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8138       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8139                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8140
8141 Overview:
8142 """""""""
8143
8144 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8145 source location to the destination location.
8146
8147 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8148 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8149 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8150
8151 Arguments:
8152 """"""""""
8153
8154 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8155 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8156 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8157 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8158 boolean indicating a volatile access.
8159
8160 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8161 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8162 are aligned to that boundary.
8163
8164 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8165 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8166 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8167
8168 Semantics:
8169 """"""""""
8170
8171 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8172 source location to the destination location, which are not allowed to
8173 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8174 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8175 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8176
8177 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8179
8180 Syntax:
8181 """""""
8182
8183 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8184 bit width and for different address space. Not all targets support all
8185 bit widths however.
8186
8187 ::
8188
8189       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8190                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8191       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8192                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8193
8194 Overview:
8195 """""""""
8196
8197 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8198 source location to the destination location. It is similar to the
8199 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8200 overlap.
8201
8202 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8203 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8204 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8205
8206 Arguments:
8207 """"""""""
8208
8209 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8210 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8211 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8212 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8213 boolean indicating a volatile access.
8214
8215 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8216 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8217 aligned to that boundary.
8218
8219 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8220 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8221 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8222
8223 Semantics:
8224 """"""""""
8225
8226 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8227 source location to the destination location, which may overlap. It
8228 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8229 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8230 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8231
8232 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8234
8235 Syntax:
8236 """""""
8237
8238 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8239 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8240 support all bit widths.
8241
8242 ::
8243
8244       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8245                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8246       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8247                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8248
8249 Overview:
8250 """""""""
8251
8252 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8253 particular byte value.
8254
8255 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8256 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8257 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8258
8259 Arguments:
8260 """"""""""
8261
8262 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8263 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8264 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8265 argument is the known alignment of the destination location.
8266
8267 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8268 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8269 that boundary.
8270
8271 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8272 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8273 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8274
8275 Semantics:
8276 """"""""""
8277
8278 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8279 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8280 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8281 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8282
8283 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8285
8286 Syntax:
8287 """""""
8288
8289 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8290 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8291 all types however.
8292
8293 ::
8294
8295       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8296       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8297       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8298       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8299       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8300
8301 Overview:
8302 """""""""
8303
8304 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8305 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8306 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8307 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8308 because there is no need to worry about errno being set).
8309 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8310
8311 Arguments:
8312 """"""""""
8313
8314 The argument and return value are floating point numbers of the same
8315 type.
8316
8317 Semantics:
8318 """"""""""
8319
8320 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8321 nonnegative floating point number.
8322
8323 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8325
8326 Syntax:
8327 """""""
8328
8329 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8330 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8331 all types however.
8332
8333 ::
8334
8335       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8336       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8337       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8338       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8339       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8340
8341 Overview:
8342 """""""""
8343
8344 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8345 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8346 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8347 used, the second argument remains a scalar integer value.
8348
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8351
8352 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8353 raise to that power.
8354
8355 Semantics:
8356 """"""""""
8357
8358 This function returns the first value raised to the second power with an
8359 unspecified sequence of rounding operations.
8360
8361 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8363
8364 Syntax:
8365 """""""
8366
8367 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8368 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8369 all types however.
8370
8371 ::
8372
8373       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8374       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8375       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8376       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8377       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8378
8379 Overview:
8380 """""""""
8381
8382 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8383
8384 Arguments:
8385 """"""""""
8386
8387 The argument and return value are floating point numbers of the same
8388 type.
8389
8390 Semantics:
8391 """"""""""
8392
8393 This function returns the sine of the specified operand, returning the
8394 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
8395 conditions in the same way.
8396
8397 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
8398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8399
8400 Syntax:
8401 """""""
8402
8403 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
8404 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8405 all types however.
8406
8407 ::
8408
8409       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
8410       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
8411       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
8412       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
8413       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8414
8415 Overview:
8416 """""""""
8417
8418 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
8419
8420 Arguments:
8421 """"""""""
8422
8423 The argument and return value are floating point numbers of the same
8424 type.
8425
8426 Semantics:
8427 """"""""""
8428
8429 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
8430 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
8431 conditions in the same way.
8432
8433 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
8434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8435
8436 Syntax:
8437 """""""
8438
8439 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
8440 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8441 all types however.
8442
8443 ::
8444
8445       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
8446       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
8447       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
8448       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
8449       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
8450
8451 Overview:
8452 """""""""
8453
8454 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8455 specified (positive or negative) power.
8456
8457 Arguments:
8458 """"""""""
8459
8460 The second argument is a floating point power, and the first is a value
8461 to raise to that power.
8462
8463 Semantics:
8464 """"""""""
8465
8466 This function returns the first value raised to the second power,
8467 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
8468 handles error conditions in the same way.
8469
8470 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
8471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8472
8473 Syntax:
8474 """""""
8475
8476 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
8477 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8478 all types however.
8479
8480 ::
8481
8482       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
8483       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
8484       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
8485       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
8486       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8487
8488 Overview:
8489 """""""""
8490
8491 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
8492
8493 Arguments:
8494 """"""""""
8495
8496 The argument and return value are floating point numbers of the same
8497 type.
8498
8499 Semantics:
8500 """"""""""
8501
8502 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
8503 would, and handles error conditions in the same way.
8504
8505 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
8506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8507
8508 Syntax:
8509 """""""
8510
8511 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
8512 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8513 all types however.
8514
8515 ::
8516
8517       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
8518       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
8519       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
8520       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
8521       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8522
8523 Overview:
8524 """""""""
8525
8526 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
8527
8528 Arguments:
8529 """"""""""
8530
8531 The argument and return value are floating point numbers of the same
8532 type.
8533
8534 Semantics:
8535 """"""""""
8536
8537 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
8538 would, and handles error conditions in the same way.
8539
8540 '``llvm.log.*``' Intrinsic
8541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8542
8543 Syntax:
8544 """""""
8545
8546 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
8547 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8548 all types however.
8549
8550 ::
8551
8552       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
8553       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
8554       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
8555       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
8556       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8557
8558 Overview:
8559 """""""""
8560
8561 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
8562
8563 Arguments:
8564 """"""""""
8565
8566 The argument and return value are floating point numbers of the same
8567 type.
8568
8569 Semantics:
8570 """"""""""
8571
8572 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
8573 would, and handles error conditions in the same way.
8574
8575 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
8576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8577
8578 Syntax:
8579 """""""
8580
8581 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
8582 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8583 all types however.
8584
8585 ::
8586
8587       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
8588       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
8589       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
8590       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
8591       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8592
8593 Overview:
8594 """""""""
8595
8596 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
8597
8598 Arguments:
8599 """"""""""
8600
8601 The argument and return value are floating point numbers of the same
8602 type.
8603
8604 Semantics:
8605 """"""""""
8606
8607 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
8608 would, and handles error conditions in the same way.
8609
8610 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
8611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8612
8613 Syntax:
8614 """""""
8615
8616 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
8617 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8618 all types however.
8619
8620 ::
8621
8622       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
8623       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
8624       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
8625       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
8626       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8627
8628 Overview:
8629 """""""""
8630
8631 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
8632
8633 Arguments:
8634 """"""""""
8635
8636 The argument and return value are floating point numbers of the same
8637 type.
8638
8639 Semantics:
8640 """"""""""
8641
8642 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
8643 would, and handles error conditions in the same way.
8644
8645 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
8646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8647
8648 Syntax:
8649 """""""
8650
8651 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
8652 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8653 all types however.
8654
8655 ::
8656
8657       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
8658       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
8659       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
8660       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
8661       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
8662
8663 Overview:
8664 """""""""
8665
8666 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
8667 operation.
8668
8669 Arguments:
8670 """"""""""
8671
8672 The argument and return value are floating point numbers of the same
8673 type.
8674
8675 Semantics:
8676 """"""""""
8677
8678 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8679 would, and does not set errno.
8680
8681 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8683
8684 Syntax:
8685 """""""
8686
8687 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8688 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8689 all types however.
8690
8691 ::
8692
8693       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8694       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8695       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
8696       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8697       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8703 operand.
8704
8705 Arguments:
8706 """"""""""
8707
8708 The argument and return value are floating point numbers of the same
8709 type.
8710
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8713
8714 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8715 would, and handles error conditions in the same way.
8716
8717 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
8718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8719
8720 Syntax:
8721 """""""
8722
8723 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
8724 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8725 all types however.
8726
8727 ::
8728
8729       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
8730       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8731       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
8732       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8733       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
8734
8735 Overview:
8736 """""""""
8737
8738 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
8739 arguments.
8740
8741
8742 Arguments:
8743 """"""""""
8744
8745 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8746 type.
8747
8748 Semantics:
8749 """"""""""
8750
8751 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
8752 fmin.
8753
8754 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8755 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8756 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8757 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8758
8759 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
8760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8761
8762 Syntax:
8763 """""""
8764
8765 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
8766 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8767 all types however.
8768
8769 ::
8770
8771       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
8772       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
8773       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
8774       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
8775       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
8776
8777 Overview:
8778 """""""""
8779
8780 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
8781 arguments.
8782
8783
8784 Arguments:
8785 """"""""""
8786
8787 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8788 type.
8789
8790 Semantics:
8791 """"""""""
8792 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
8793 fmax.
8794
8795 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
8796 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
8797 returns a value that compares equal to both operands. This means that
8798 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
8799
8800 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8802
8803 Syntax:
8804 """""""
8805
8806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8807 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8808 all types however.
8809
8810 ::
8811
8812       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8813       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8814       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8815       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8816       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8817
8818 Overview:
8819 """""""""
8820
8821 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8822 first operand and the sign of the second operand.
8823
8824 Arguments:
8825 """"""""""
8826
8827 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8828 type.
8829
8830 Semantics:
8831 """"""""""
8832
8833 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8834 functions would, and handles error conditions in the same way.
8835
8836 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8838
8839 Syntax:
8840 """""""
8841
8842 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8843 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8844 all types however.
8845
8846 ::
8847
8848       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8849       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8850       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8851       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8852       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8853
8854 Overview:
8855 """""""""
8856
8857 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8858
8859 Arguments:
8860 """"""""""
8861
8862 The argument and return value are floating point numbers of the same
8863 type.
8864
8865 Semantics:
8866 """"""""""
8867
8868 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8869 would, and handles error conditions in the same way.
8870
8871 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8873
8874 Syntax:
8875 """""""
8876
8877 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8878 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8879 all types however.
8880
8881 ::
8882
8883       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8884       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8885       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8886       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8887       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8888
8889 Overview:
8890 """""""""
8891
8892 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8893
8894 Arguments:
8895 """"""""""
8896
8897 The argument and return value are floating point numbers of the same
8898 type.
8899
8900 Semantics:
8901 """"""""""
8902
8903 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8904 would, and handles error conditions in the same way.
8905
8906 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8907 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8908
8909 Syntax:
8910 """""""
8911
8912 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8913 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8914 all types however.
8915
8916 ::
8917
8918       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8919       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8920       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8921       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8922       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8923
8924 Overview:
8925 """""""""
8926
8927 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8928 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8929
8930 Arguments:
8931 """"""""""
8932
8933 The argument and return value are floating point numbers of the same
8934 type.
8935
8936 Semantics:
8937 """"""""""
8938
8939 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8940 would, and handles error conditions in the same way.
8941
8942 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8944
8945 Syntax:
8946 """""""
8947
8948 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8949 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8950 all types however.
8951
8952 ::
8953
8954       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8955       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8956       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8957       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8958       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8959
8960 Overview:
8961 """""""""
8962
8963 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8964 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8965 operand isn't an integer.
8966
8967 Arguments:
8968 """"""""""
8969
8970 The argument and return value are floating point numbers of the same
8971 type.
8972
8973 Semantics:
8974 """"""""""
8975
8976 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8977 would, and handles error conditions in the same way.
8978
8979 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8981
8982 Syntax:
8983 """""""
8984
8985 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8986 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8987 all types however.
8988
8989 ::
8990
8991       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8992       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8993       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8994       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8995       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8996
8997 Overview:
8998 """""""""
8999
9000 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9001 nearest integer.
9002
9003 Arguments:
9004 """"""""""
9005
9006 The argument and return value are floating point numbers of the same
9007 type.
9008
9009 Semantics:
9010 """"""""""
9011
9012 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
9013 functions would, and handles error conditions in the same way.
9014
9015 '``llvm.round.*``' Intrinsic
9016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9017
9018 Syntax:
9019 """""""
9020
9021 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9022 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9023 all types however.
9024
9025 ::
9026
9027       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9028       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9029       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9030       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9031       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9032
9033 Overview:
9034 """""""""
9035
9036 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9037 nearest integer.
9038
9039 Arguments:
9040 """"""""""
9041
9042 The argument and return value are floating point numbers of the same
9043 type.
9044
9045 Semantics:
9046 """"""""""
9047
9048 This function returns the same values as the libm ``round``
9049 functions would, and handles error conditions in the same way.
9050
9051 Bit Manipulation Intrinsics
9052 ---------------------------
9053
9054 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9055 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9056
9057 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9059
9060 Syntax:
9061 """""""
9062
9063 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9064 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9065
9066 ::
9067
9068       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9069       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9070       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9071
9072 Overview:
9073 """""""""
9074
9075 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9076 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9077 These are useful for performing operations on data that is not in the
9078 target's native byte order.
9079
9080 Semantics:
9081 """"""""""
9082
9083 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9084 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9085 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9086 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9087 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9088 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9089 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9090 respectively).
9091
9092 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9094
9095 Syntax:
9096 """""""
9097
9098 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9099 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9100 support all bit widths or vector types, however.
9101
9102 ::
9103
9104       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9105       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9106       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9107       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9108       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9109       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9110
9111 Overview:
9112 """""""""
9113
9114 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9115 in a value.
9116
9117 Arguments:
9118 """"""""""
9119
9120 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9121 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9122 match the argument type.
9123
9124 Semantics:
9125 """"""""""
9126
9127 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9128 each element of a vector.
9129
9130 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9132
9133 Syntax:
9134 """""""
9135
9136 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9137 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9138 targets support all bit widths or vector types, however.
9139
9140 ::
9141
9142       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9143       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9144       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9145       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9146       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9147       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9148
9149 Overview:
9150 """""""""
9151
9152 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9153 leading zeros in a variable.
9154
9155 Arguments:
9156 """"""""""
9157
9158 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9159 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9160 type must match the first argument type.
9161
9162 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9163 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9164 defined result. Historically some architectures did not provide a
9165 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9166 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9167
9168 Semantics:
9169 """"""""""
9170
9171 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9172 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9173 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9174 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9175 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9176
9177 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9178 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9179
9180 Syntax:
9181 """""""
9182
9183 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9184 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9185 support all bit widths or vector types, however.
9186
9187 ::
9188
9189       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9190       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9191       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9192       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9193       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9194       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9195
9196 Overview:
9197 """""""""
9198
9199 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9200 trailing zeros.
9201
9202 Arguments:
9203 """"""""""
9204
9205 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9206 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9207 type must match the first argument type.
9208
9209 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9210 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9211 defined result. Historically some architectures did not provide a
9212 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9213 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9214
9215 Semantics:
9216 """"""""""
9217
9218 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9219 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9220 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9221 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9222 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9223
9224 .. _int_overflow:
9225
9226 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9227 -----------------------------------
9228
9229 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9230
9231 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9233
9234 Syntax:
9235 """""""
9236
9237 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9238 on any integer bit width.
9239
9240 ::
9241
9242       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9243       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9244       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9245
9246 Overview:
9247 """""""""
9248
9249 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9250 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9251 occurred during the signed summation.
9252
9253 Arguments:
9254 """"""""""
9255
9256 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9257 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9258 bit width. The second element of the result structure must be of type
9259 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9260 addition.
9261
9262 Semantics:
9263 """"""""""
9264
9265 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9266 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9267 first element of which is the signed summation, and the second element
9268 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9269 overflow.
9270
9271 Examples:
9272 """""""""
9273
9274 .. code-block:: llvm
9275
9276       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9277       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9278       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9279       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9280
9281 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9283
9284 Syntax:
9285 """""""
9286
9287 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9288 on any integer bit width.
9289
9290 ::
9291
9292       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9293       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9294       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9295
9296 Overview:
9297 """""""""
9298
9299 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9300 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9301 occurred during the unsigned summation.
9302
9303 Arguments:
9304 """"""""""
9305
9306 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9307 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9308 bit width. The second element of the result structure must be of type
9309 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9310 addition.
9311
9312 Semantics:
9313 """"""""""
9314
9315 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9316 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9317 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9318 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9319
9320 Examples:
9321 """""""""
9322
9323 .. code-block:: llvm
9324
9325       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9326       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9327       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9328       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9329
9330 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9332
9333 Syntax:
9334 """""""
9335
9336 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9337 on any integer bit width.
9338
9339 ::
9340
9341       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9342       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9343       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9344
9345 Overview:
9346 """""""""
9347
9348 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9349 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9350 overflow occurred during the signed subtraction.
9351
9352 Arguments:
9353 """"""""""
9354
9355 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9356 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9357 bit width. The second element of the result structure must be of type
9358 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9359 subtraction.
9360
9361 Semantics:
9362 """"""""""
9363
9364 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9365 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9366 first element of which is the subtraction, and the second element of
9367 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9368 overflow.
9369
9370 Examples:
9371 """""""""
9372
9373 .. code-block:: llvm
9374
9375       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9376       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9377       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9378       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9379
9380 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9382
9383 Syntax:
9384 """""""
9385
9386 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9387 on any integer bit width.
9388
9389 ::
9390
9391       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9392       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9393       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9394
9395 Overview:
9396 """""""""
9397
9398 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9399 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9400 overflow occurred during the unsigned subtraction.
9401
9402 Arguments:
9403 """"""""""
9404
9405 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9406 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9407 bit width. The second element of the result structure must be of type
9408 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9409 subtraction.
9410
9411 Semantics:
9412 """"""""""
9413
9414 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9415 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
9416 the first element of which is the subtraction, and the second element of
9417 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
9418 overflow.
9419
9420 Examples:
9421 """""""""
9422
9423 .. code-block:: llvm
9424
9425       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9426       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9427       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9428       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9429
9430 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
9431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9432
9433 Syntax:
9434 """""""
9435
9436 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
9437 on any integer bit width.
9438
9439 ::
9440
9441       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9442       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9443       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9444
9445 Overview:
9446 """""""""
9447
9448 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9449 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9450 overflow occurred during the signed multiplication.
9451
9452 Arguments:
9453 """"""""""
9454
9455 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9456 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9457 bit width. The second element of the result structure must be of type
9458 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9459 multiplication.
9460
9461 Semantics:
9462 """"""""""
9463
9464 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9465 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9466 the first element of which is the multiplication, and the second element
9467 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
9468 overflow.
9469
9470 Examples:
9471 """""""""
9472
9473 .. code-block:: llvm
9474
9475       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9476       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9477       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9478       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9479
9480 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
9481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9482
9483 Syntax:
9484 """""""
9485
9486 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
9487 on any integer bit width.
9488
9489 ::
9490
9491       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9492       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9493       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9494
9495 Overview:
9496 """""""""
9497
9498 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9499 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
9500 overflow occurred during the unsigned multiplication.
9501
9502 Arguments:
9503 """"""""""
9504
9505 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9506 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9507 bit width. The second element of the result structure must be of type
9508 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9509 multiplication.
9510
9511 Semantics:
9512 """"""""""
9513
9514 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9515 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
9516 the first element of which is the multiplication, and the second
9517 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
9518 resulted in an overflow.
9519
9520 Examples:
9521 """""""""
9522
9523 .. code-block:: llvm
9524
9525       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9526       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9527       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9528       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9529
9530 Specialised Arithmetic Intrinsics
9531 ---------------------------------
9532
9533 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
9534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9535
9536 Syntax:
9537 """""""
9538
9539 ::
9540
9541       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
9542       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
9543
9544 Overview:
9545 """""""""
9546
9547 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
9548 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
9549 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
9550 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
9551 and add instructions.
9552
9553 Arguments:
9554 """"""""""
9555
9556 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
9557 multiplicands, a and b, and an addend c.
9558
9559 Semantics:
9560 """"""""""
9561
9562 The expression:
9563
9564 ::
9565
9566       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
9567
9568 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
9569 not be performed between the multiplication and addition steps if the
9570 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
9571 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
9572 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
9573 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
9574
9575 Examples:
9576 """""""""
9577
9578 .. code-block:: llvm
9579
9580       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
9581
9582 Half Precision Floating Point Intrinsics
9583 ----------------------------------------
9584
9585 For most target platforms, half precision floating point is a
9586 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
9587 but does not support computation in the format.
9588
9589 This means that code must first load the half-precision floating point
9590 value as an i16, then convert it to float with
9591 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
9592 then be performed on the float value (including extending to double
9593 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
9594 if needed, then converted to i16 with
9595 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
9596 i16 value.
9597
9598 .. _int_convert_to_fp16:
9599
9600 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
9601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9602
9603 Syntax:
9604 """""""
9605
9606 ::
9607
9608       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9609       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
9610
9611 Overview:
9612 """""""""
9613
9614 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9615 conventional floating point type to half precision floating point format.
9616
9617 Arguments:
9618 """"""""""
9619
9620 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9621 converted.
9622
9623 Semantics:
9624 """"""""""
9625
9626 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
9627 conventional floating point format to half precision floating point format. The
9628 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
9629
9630 Examples:
9631 """""""""
9632
9633 .. code-block:: llvm
9634
9635       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
9636       store i16 %res, i16* @x, align 2
9637
9638 .. _int_convert_from_fp16:
9639
9640 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
9641 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9642
9643 Syntax:
9644 """""""
9645
9646 ::
9647
9648       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
9649       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
9650
9651 Overview:
9652 """""""""
9653
9654 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9655 conversion from half precision floating point format to single precision
9656 floating point format.
9657
9658 Arguments:
9659 """"""""""
9660
9661 The intrinsic function contains single argument - the value to be
9662 converted.
9663
9664 Semantics:
9665 """"""""""
9666
9667 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
9668 conversion from half single precision floating point format to single
9669 precision floating point format. The input half-float value is
9670 represented by an ``i16`` value.
9671
9672 Examples:
9673 """""""""
9674
9675 .. code-block:: llvm
9676
9677       %a = load i16, i16* @x, align 2
9678       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
9679
9680 .. _dbg_intrinsics:
9681
9682 Debugger Intrinsics
9683 -------------------
9684
9685 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
9686 prefix), are described in the `LLVM Source Level
9687 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
9688 document.
9689
9690 Exception Handling Intrinsics
9691 -----------------------------
9692
9693 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
9694 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
9695 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
9696
9697 .. _int_trampoline:
9698
9699 Trampoline Intrinsics
9700 ---------------------
9701
9702 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
9703 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
9704 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
9705 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
9706 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
9707 stack, which also contains code to splice the nest value into the
9708 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
9709 extension.
9710
9711 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
9712 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
9713 It can be created as follows:
9714
9715 .. code-block:: llvm
9716
9717       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
9718       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
9719       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
9720       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
9721       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
9722
9723 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
9724 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
9725
9726 .. _int_it:
9727
9728 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
9729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9730
9731 Syntax:
9732 """""""
9733
9734 ::
9735
9736       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
9737
9738 Overview:
9739 """""""""
9740
9741 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
9742 turning it into a trampoline.
9743
9744 Arguments:
9745 """"""""""
9746
9747 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
9748 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
9749 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
9750 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
9751 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
9752 front-end that generates this intrinsic needs to have some
9753 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
9754 bitcast to an ``i8*``.
9755
9756 Semantics:
9757 """"""""""
9758
9759 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
9760 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9761 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9762 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9763 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9764 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9765 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9766 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9767 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9768 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9769 modified, then the effect of any later call to the returned function
9770 pointer is undefined.
9771
9772 .. _int_at:
9773
9774 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9776
9777 Syntax:
9778 """""""
9779
9780 ::
9781
9782       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9783
9784 Overview:
9785 """""""""
9786
9787 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9788 a trampoline (passed as ``tramp``).
9789
9790 Arguments:
9791 """"""""""
9792
9793 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9794 code filled in by a previous call to
9795 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9796
9797 Semantics:
9798 """"""""""
9799
9800 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9801 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9802 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9803 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9804 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9805
9806 .. _int_mload_mstore:
9807
9808 Masked Vector Load and Store Intrinsics
9809 ---------------------------------------
9810
9811 LLVM provides intrinsics for predicated vector load and store operations. The predicate is specified by a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits of the mask are on, the intrinsic is identical to a regular vector load or store. When all bits are off, no memory is accessed.
9812
9813 .. _int_mload:
9814
9815 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
9816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9817
9818 Syntax:
9819 """""""
9820 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
9821
9822 ::
9823
9824       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9825       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9826
9827 Overview:
9828 """""""""
9829
9830 Reads a vector from memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
9831
9832
9833 Arguments:
9834 """"""""""
9835
9836 The first operand is the base pointer for the load. The second operand is the alignment of the source location. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the base pointer and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
9837
9838
9839 Semantics:
9840 """"""""""
9841
9842 The '``llvm.masked.load``' intrinsic is designed for conditional reading of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked loads and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar load operations.
9843 The result of this operation is equivalent to a regular vector load instruction followed by a 'select' between the loaded and the passthru values, predicated on the same mask. However, using this intrinsic prevents exceptions on memory access to masked-off lanes.
9844
9845
9846 ::
9847
9848        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
9849
9850        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
9851        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9852        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
9853
9854 .. _int_mstore:
9855
9856 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
9857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9858
9859 Syntax:
9860 """""""
9861 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
9862
9863 ::
9864
9865        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9866        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9867
9868 Overview:
9869 """""""""
9870
9871 Writes a vector to memory according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9872
9873 Arguments:
9874 """"""""""
9875
9876 The first operand is the vector value to be written to memory. The second operand is the base pointer for the store, it has the same underlying type as the value operand. The third operand is the alignment of the destination location. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9877
9878
9879 Semantics:
9880 """"""""""
9881
9882 The '``llvm.masked.store``' intrinsics is designed for conditional writing of selected vector elements in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked store and allows vectorizing predicated basic blocks on these targets. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9883 The result of this operation is equivalent to a load-modify-store sequence. However, using this intrinsic prevents exceptions and data races on memory access to masked-off lanes.
9884
9885 ::
9886
9887        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
9888
9889        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
9890        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
9891        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
9892        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
9893
9894
9895 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
9896 -------------------------------------------
9897
9898 LLVM provides intrinsics for vector gather and scatter operations. They are similar to :ref:`Masked Vector Load and Store <int_mload_mstore>`, except they are designed for arbitrary memory accesses, rather than sequential memory accesses. Gather and scatter also employ a mask operand, which holds one bit per vector element, switching the associated vector lane on or off. The memory addresses corresponding to the "off" lanes are not accessed. When all bits are off, no memory is accessed.
9899
9900 .. _int_mgather:
9901
9902 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
9903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9904
9905 Syntax:
9906 """""""
9907 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
9908
9909 ::
9910
9911       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
9912       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
9913
9914 Overview:
9915 """""""""
9916
9917 Reads scalar values from arbitrary memory locations and gathers them into one vector. The memory locations are provided in the vector of pointers '``ptrs``'. The memory is accessed according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes. The masked-off lanes in the result vector are taken from the corresponding lanes of the '``passthru``' operand.
9918
9919
9920 Arguments:
9921 """"""""""
9922
9923 The first operand is a vector of pointers which holds all memory addresses to read. The second operand is an alignment of the source addresses. It must be a constant integer value. The third operand, mask, is a vector of boolean values with the same number of elements as the return type. The fourth is a pass-through value that is used to fill the masked-off lanes of the result. The return type, underlying type of the vector of pointers and the type of the '``passthru``' operand are the same vector types.
9924
9925
9926 Semantics:
9927 """"""""""
9928
9929 The '``llvm.masked.gather``' intrinsic is designed for conditional reading of multiple scalar values from arbitrary memory locations in a single IR operation. It is useful for targets that support vector masked gathers and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of scalar load operations.
9930 The semantics of this operation are equivalent to a sequence of conditional scalar loads with subsequent gathering all loaded values into a single vector. The mask restricts memory access to certain lanes and facilitates vectorization of predicated basic blocks.
9931
9932
9933 ::
9934
9935        %res = call <4 x double> @llvm.masked.gather.v4f64 (<4 x double*> %ptrs, i32 8, <4 x i1>%mask, <4 x double> <true, true, true, true>)
9936
9937        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
9938        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
9939        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
9940        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
9941        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
9942
9943        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
9944        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
9945        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
9946        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
9947
9948        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
9949        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
9950        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
9951        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
9952
9953 .. _int_mscatter:
9954
9955 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
9956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9957
9958 Syntax:
9959 """""""
9960 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
9961
9962 ::
9963
9964        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
9965        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
9966
9967 Overview:
9968 """""""""
9969
9970 Writes each element from the value vector to the corresponding memory address. The memory addresses are represented as a vector of pointers. Writing is done according to the provided mask. The mask holds a bit for each vector lane, and is used to prevent memory accesses to the masked-off lanes.
9971
9972 Arguments:
9973 """"""""""
9974
9975 The first operand is a vector value to be written to memory. The second operand is a vector of pointers, pointing to where the value elements should be stored. It has the same underlying type as the value operand. The third operand is an alignment of the destination addresses. The fourth operand, mask, is a vector of boolean values. The types of the mask and the value operand must have the same number of vector elements.
9976
9977
9978 Semantics:
9979 """"""""""
9980
9981 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
9982
9983 ::
9984
9985        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
9986        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
9987
9988        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
9989        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
9990        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
9991        ..
9992        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
9993        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
9994        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
9995        ..
9996        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
9997        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
9998        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
9999        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
10000        ..
10001        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
10002
10003
10004 Memory Use Markers
10005 ------------------
10006
10007 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
10008 memory objects and ranges where variables are immutable.
10009
10010 .. _int_lifestart:
10011
10012 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
10013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10014
10015 Syntax:
10016 """""""
10017
10018 ::
10019
10020       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10021
10022 Overview:
10023 """""""""
10024
10025 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10026 object's lifetime.
10027
10028 Arguments:
10029 """"""""""
10030
10031 The first argument is a constant integer representing the size of the
10032 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10033 to the object.
10034
10035 Semantics:
10036 """"""""""
10037
10038 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10039 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10040 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10041 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10042
10043 .. _int_lifeend:
10044
10045 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10047
10048 Syntax:
10049 """""""
10050
10051 ::
10052
10053       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10054
10055 Overview:
10056 """""""""
10057
10058 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10059 object's lifetime.
10060
10061 Arguments:
10062 """"""""""
10063
10064 The first argument is a constant integer representing the size of the
10065 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10066 to the object.
10067
10068 Semantics:
10069 """"""""""
10070
10071 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10072 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10073 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10074 object following this intrinsic may be removed as dead.
10075
10076 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10078
10079 Syntax:
10080 """""""
10081
10082 ::
10083
10084       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10085
10086 Overview:
10087 """""""""
10088
10089 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10090 a memory object will not change.
10091
10092 Arguments:
10093 """"""""""
10094
10095 The first argument is a constant integer representing the size of the
10096 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10097 to the object.
10098
10099 Semantics:
10100 """"""""""
10101
10102 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10103 the return value, the referenced memory location is constant and
10104 unchanging.
10105
10106 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10108
10109 Syntax:
10110 """""""
10111
10112 ::
10113
10114       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10115
10116 Overview:
10117 """""""""
10118
10119 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10120 memory object are mutable.
10121
10122 Arguments:
10123 """"""""""
10124
10125 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10126 The second argument is a constant integer representing the size of the
10127 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10128 pointer to the object.
10129
10130 Semantics:
10131 """"""""""
10132
10133 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10134
10135 General Intrinsics
10136 ------------------
10137
10138 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10139 purpose.
10140
10141 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10143
10144 Syntax:
10145 """""""
10146
10147 ::
10148
10149       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10150
10151 Overview:
10152 """""""""
10153
10154 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10155
10156 Arguments:
10157 """"""""""
10158
10159 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10160 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10161 source file name, and the last argument is the line number.
10162
10163 Semantics:
10164 """"""""""
10165
10166 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10167 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10168 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10169 ignored by code generation and optimization.
10170
10171 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10173
10174 Syntax:
10175 """""""
10176
10177 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10178 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10179 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10180 '``0``'.
10181
10182 ::
10183
10184       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10185       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10186       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10187       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10188       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10189
10190 Overview:
10191 """""""""
10192
10193 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10194
10195 Arguments:
10196 """"""""""
10197
10198 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10199 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10200 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10201 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10202
10203 Semantics:
10204 """"""""""
10205
10206 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10207 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10208 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10209 generation and optimization.
10210
10211 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10213
10214 Syntax:
10215 """""""
10216
10217 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10218 any integer bit width.
10219
10220 ::
10221
10222       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10223       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10224       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10225       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10226       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10227
10228 Overview:
10229 """""""""
10230
10231 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10232
10233 Arguments:
10234 """"""""""
10235
10236 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10237 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10238 global string which is the source file name, and the last argument is
10239 the line number. It returns the value of the first argument.
10240
10241 Semantics:
10242 """"""""""
10243
10244 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10245 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10246 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10247 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10248
10249 '``llvm.trap``' Intrinsic
10250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10251
10252 Syntax:
10253 """""""
10254
10255 ::
10256
10257       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10258
10259 Overview:
10260 """""""""
10261
10262 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10263
10264 Arguments:
10265 """"""""""
10266
10267 None.
10268
10269 Semantics:
10270 """"""""""
10271
10272 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10273 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10274 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10275
10276 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10278
10279 Syntax:
10280 """""""
10281
10282 ::
10283
10284       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10285
10286 Overview:
10287 """""""""
10288
10289 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10290
10291 Arguments:
10292 """"""""""
10293
10294 None.
10295
10296 Semantics:
10297 """"""""""
10298
10299 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10300 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10301 debugger.
10302
10303 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10305
10306 Syntax:
10307 """""""
10308
10309 ::
10310
10311       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10312
10313 Overview:
10314 """""""""
10315
10316 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10317 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10318 is placed on the stack before local variables.
10319
10320 Arguments:
10321 """"""""""
10322
10323 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10324 The first argument is the value loaded from the stack guard
10325 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10326 enough space to hold the value of the guard.
10327
10328 Semantics:
10329 """"""""""
10330
10331 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10332 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10333 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10334 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10335 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10336 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10337 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10338
10339 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10341
10342 Syntax:
10343 """""""
10344
10345 ::
10346
10347       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10348
10349 Overview:
10350 """""""""
10351
10352 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10353 created stack protector and if they are not equal calls the
10354 ``__stack_chk_fail()`` function.
10355
10356 Arguments:
10357 """"""""""
10358
10359 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10360 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10361
10362 Semantics:
10363 """"""""""
10364
10365 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10366 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10367 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10368
10369 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10370 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10371 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10372 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10373 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10374 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10375 codegen after the tail call decision has occurred.
10376
10377 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10379
10380 Syntax:
10381 """""""
10382
10383 ::
10384
10385       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10386       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10387
10388 Overview:
10389 """""""""
10390
10391 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
10392 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
10393 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
10394 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
10395 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
10396 other object.
10397
10398 Arguments:
10399 """"""""""
10400
10401 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
10402 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
10403 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
10404 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
10405 only accepts constants.
10406
10407 Semantics:
10408 """"""""""
10409
10410 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
10411 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
10412 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
10413 on the ``min`` argument).
10414
10415 '``llvm.expect``' Intrinsic
10416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10417
10418 Syntax:
10419 """""""
10420
10421 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
10422 integer bit width.
10423
10424 ::
10425
10426       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
10427       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
10428       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
10429
10430 Overview:
10431 """""""""
10432
10433 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
10434 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
10435
10436 Arguments:
10437 """"""""""
10438
10439 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
10440 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
10441 constant value, variables are not allowed.
10442
10443 Semantics:
10444 """"""""""
10445
10446 This intrinsic is lowered to the ``val``.
10447
10448 .. _int_assume:
10449
10450 '``llvm.assume``' Intrinsic
10451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10452
10453 Syntax:
10454 """""""
10455
10456 ::
10457
10458       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
10459
10460 Overview:
10461 """""""""
10462
10463 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
10464 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
10465 of the code.
10466
10467 Arguments:
10468 """"""""""
10469
10470 The condition which the optimizer may assume is always true.
10471
10472 Semantics:
10473 """"""""""
10474
10475 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
10476 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
10477 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
10478 provided condition are not used for code generation. If the condition is
10479 violated during execution, the behavior is undefined.
10480
10481 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
10482 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
10483 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
10484 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
10485 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
10486 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
10487 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
10488 optimizer.
10489
10490 .. _bitset.test:
10491
10492 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
10493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10494
10495 Syntax:
10496 """""""
10497
10498 ::
10499
10500       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
10501
10502
10503 Arguments:
10504 """"""""""
10505
10506 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
10507 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
10508
10509 Overview:
10510 """""""""
10511
10512 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
10513 member of the given bitset.
10514
10515 '``llvm.donothing``' Intrinsic
10516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10517
10518 Syntax:
10519 """""""
10520
10521 ::
10522
10523       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
10524
10525 Overview:
10526 """""""""
10527
10528 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
10529 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
10530 with an invoke instruction.
10531
10532 Arguments:
10533 """"""""""
10534
10535 None.
10536
10537 Semantics:
10538 """"""""""
10539
10540 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
10541 by codegen.
10542
10543 Stack Map Intrinsics
10544 --------------------
10545
10546 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
10547 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
10548 are described in :doc:`StackMaps`.