Document that dllexported symbols are preserved by optimization passes.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name. Since this linkage exists for defining a dll interface, the
293     compiler, assembler and linker know it is externally referenced and
294     must refrain from deleting the symbol.
295
296 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
297 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
298
299 .. _callingconv:
300
301 Calling Conventions
302 -------------------
303
304 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
305 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
306 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
307 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
308 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
309 added in the future:
310
311 "``ccc``" - The C calling convention
312     This calling convention (the default if no other calling convention
313     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
314     convention supports varargs function calls and tolerates some
315     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
316     the function (as does normal C).
317 "``fastcc``" - The fast calling convention
318     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
319     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
320     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
321     code for the target, without having to conform to an externally
322     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
323     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
324     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
325     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
326     match the prototype of the function definition.
327 "``coldcc``" - The cold calling convention
328     This calling convention attempts to make code in the caller as
329     efficient as possible under the assumption that the call is not
330     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
331     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
332     This calling convention does not support varargs and requires the
333     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
334     function definition.
335 "``cc 10``" - GHC convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
338     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
339     by disabling callee save registers. This calling convention should
340     not be used lightly but only for specific situations such as an
341     alternative to the *register pinning* performance technique often
342     used when implementing functional programming languages. At the
343     moment only X86 supports this convention and it has the following
344     limitations:
345
346     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
347        floating point types are supported.
348     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
349        floating point parameters.
350
351     This calling convention supports `tail call
352     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
353     caller and callee are using it.
354 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
355     This calling convention has been implemented specifically for use by
356     the `High-Performance Erlang
357     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
358     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
359     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
360     registers for argument passing than the ordinary C calling
361     convention and defines no callee-saved registers. The calling
362     convention properly supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
364     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
365     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
366     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
367     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
368     bit).
369 "``cc <n>``" - Numbered convention
370     Any calling convention may be specified by number, allowing
371     target-specific calling conventions to be used. Target specific
372     calling conventions start at 64.
373
374 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
375 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
376 convention.
377
378 .. _visibilitystyles:
379
380 Visibility Styles
381 -----------------
382
383 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
384 styles:
385
386 "``default``" - Default style
387     On targets that use the ELF object file format, default visibility
388     means that the declaration is visible to other modules and, in
389     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
390     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
391     to other modules. Default visibility corresponds to "external
392     linkage" in the language.
393 "``hidden``" - Hidden style
394     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
395     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
396     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
397     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
398     library) can reference it directly.
399 "``protected``" - Protected style
400     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
401     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
402     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
403     cannot be overridden by another module.
404
405 .. _namedtypes:
406
407 Named Types
408 -----------
409
410 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
411 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
412 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
413 specification is:
414
415 .. code-block:: llvm
416
417     %mytype = type { %mytype*, i32 }
418
419 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
420 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
421 expected with the syntax "%mytype".
422
423 Note that type names are aliases for the structural type that they
424 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
425 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
426 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
427 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
428 render all types of a particular shape. This means that if you have code
429 where two different source types end up having the same LLVM type, that
430 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
431 an important design point and isn't going to change.
432
433 .. _globalvars:
434
435 Global Variables
436 ----------------
437
438 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
439 instead of run-time.
440
441 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
442 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
443
444 Global variables in other translation units can also be declared, in which
445 case they don't have an initializer.
446
447 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
448 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
449 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
450 TLS model may be specified:
451
452 ``localdynamic``
453     For variables that are only used within the current shared library.
454 ``initialexec``
455     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
456 ``localexec``
457     For variables defined in the executable and only used within it.
458
459 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
460 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
461 more information on under which circumstances the different models may
462 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
463 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
464
465 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
466 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
467 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
468 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
469 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
470 variable.
471
472 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
473 constant, even if the final definition of the global is not. This
474 capability can be used to enable slightly better optimization of the
475 program, but requires the language definition to guarantee that
476 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
477 units that do not include the definition.
478
479 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
480 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
481 always define a pointer to their "content" type because they describe a
482 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
483 pointers.
484
485 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
486 that the address is not significant, only the content. Constants marked
487 like this can be merged with other constants if they have the same
488 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
489 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
490 whose address is significant.
491
492 A global variable may be declared to reside in a target-specific
493 numbered address space. For targets that support them, address spaces
494 may affect how optimizations are performed and/or what target
495 instructions are used to access the variable. The default address space
496 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
497
498 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
499 target supports it, it will emit globals to the section specified.
500
501 By default, global initializers are optimized by assuming that global
502 variables defined within the module are not modified from their
503 initial values before the start of the global initializer.  This is
504 true even for variables potentially accessible from outside the
505 module, including those with external linkage or appearing in
506 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
507 by marking the variable with ``externally_initialized``.
508
509 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
510 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
511 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
512 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
513 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
514 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
515 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
516 assume that the globals are densely packed in their section and try to
517 iterate over them as an array, alignment padding would break this
518 iteration.
519
520 For example, the following defines a global in a numbered address space
521 with an initializer, section, and alignment:
522
523 .. code-block:: llvm
524
525     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
526
527 The following example just declares a global variable
528
529 .. code-block:: llvm
530
531    @G = external global i32
532
533 The following example defines a thread-local global with the
534 ``initialexec`` TLS model:
535
536 .. code-block:: llvm
537
538     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
539
540 .. _functionstructure:
541
542 Functions
543 ---------
544
545 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
546 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
547 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
548 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
549 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
550 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
551 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
552 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
553 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
554 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
555
556 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
557 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
558 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
559 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
560 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
561 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
562 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
563
564 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
565 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
566 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
567 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
568 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
569 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
570 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
571 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
572 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
573
574 The first basic block in a function is special in two ways: it is
575 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
576 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
577 the entry block of a function). Because the block can have no
578 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
579
580 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
581 target supports it, it will emit functions to the section specified.
582
583 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
584 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
585 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
586 is specified, the function is forced to have at least that much
587 alignment. All alignments must be a power of 2.
588
589 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
590 be significant and two identical functions can be merged.
591
592 Syntax::
593
594     define [linkage] [visibility]
595            [cconv] [ret attrs]
596            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
597            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
598            [gc] [prefix Constant] { ... }
599
600 .. _langref_aliases:
601
602 Aliases
603 -------
604
605 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
606 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
607 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
608 :ref:`visibility style <visibility>`.
609
610 Syntax::
611
612     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
613
614 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
615 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
616 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
617 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
618 alias.
619
620 .. _namedmetadatastructure:
621
622 Named Metadata
623 --------------
624
625 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
626 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
627 operands for a named metadata.
628
629 Syntax::
630
631     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
632     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
633     !1 = metadata !{metadata !"one"}
634     !2 = metadata !{metadata !"two"}
635     ; A named metadata.
636     !name = !{!0, !1, !2}
637
638 .. _paramattrs:
639
640 Parameter Attributes
641 --------------------
642
643 The return type and each parameter of a function type may have a set of
644 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
645 used to communicate additional information about the result or
646 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
647 of the function, not of the function type, so functions with different
648 parameter attributes can have the same function type.
649
650 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
651 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
652 For example:
653
654 .. code-block:: llvm
655
656     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
657     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
658     declare signext i8 @returns_signed_char()
659
660 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
661 ``readonly``) come immediately after the argument list.
662
663 Currently, only the following parameter attributes are defined:
664
665 ``zeroext``
666     This indicates to the code generator that the parameter or return
667     value should be zero-extended to the extent required by the target's
668     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
669     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
670 ``signext``
671     This indicates to the code generator that the parameter or return
672     value should be sign-extended to the extent required by the target's
673     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
674     the callee (for a return value).
675 ``inreg``
676     This indicates that this parameter or return value should be treated
677     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
678     a function call or return (usually, by putting it in a register as
679     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
680     two different kinds of registers). Use of this attribute is
681     target-specific.
682 ``byval``
683     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
684     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
685     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
686     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
687     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
688     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
689     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
690     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
691     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
692     values.
693
694     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
695     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
696     form and the known alignment of the pointer specified to the call
697     site. If the alignment is not specified, then the code generator
698     makes a target-specific assumption.
699
700 ``sret``
701     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
702     structure that is the return value of the function in the source
703     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
704     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
705     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
706     the first parameter. This is not a valid attribute for return
707     values.
708 ``noalias``
709     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
710     the argument or return value do not alias pointer values which are
711     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
712     call to the parent function, dependencies between memory references
713     from before or after the call and from those during the call are
714     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
715     value used in that call. The caller shares the responsibility with
716     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
717     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
718     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
719
720     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
721     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
722     though it is slightly weaker.
723
724     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
725     while LLVM's ``noalias`` is.
726 ``nocapture``
727     This indicates that the callee does not make any copies of the
728     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
729     attribute for return values.
730
731 .. _nest:
732
733 ``nest``
734     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
735     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
736     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
737
738 ``returned``
739     This indicates that the function always returns the argument as its return
740     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
741     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
742     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
743     the callee. The parameter and the function return type must be valid
744     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
745     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
746
747 .. _gc:
748
749 Garbage Collector Names
750 -----------------------
751
752 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
753 string:
754
755 .. code-block:: llvm
756
757     define void @f() gc "name" { ... }
758
759 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
760 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
761 support the named garbage collection algorithm.
762
763 .. _prefixdata:
764
765 Prefix Data
766 -----------
767
768 Prefix data is data associated with a function which the code generator
769 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
770 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
771 specific functions and make it available through the function pointer while
772 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
773 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
774 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
775 of the prefix data.
776
777 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
778 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
779 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
780 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
781 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
782 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
783 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
784 makes the format of the prefix data highly target dependent.
785
786 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
787 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
788 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
789 of the prefix data.
790
791 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
792 which encodes the ``nop`` instruction:
793
794 .. code-block:: llvm
795
796     define void @f() prefix i8 144 { ... }
797
798 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
799 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
800 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
801
802 .. code-block:: llvm
803
804     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
805
806     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
807
808 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
809 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
810 optimizers but will not be emitted in the object file.
811
812 .. _attrgrp:
813
814 Attribute Groups
815 ----------------
816
817 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
818 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
819 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
820 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
821 group will capture the important command line flags used to build that file.
822
823 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
824 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
825 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
826 different groups are merged.
827
828 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
829 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
830
831 .. code-block:: llvm
832
833    ; Target-independent attributes:
834    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
835
836    ; Target-dependent attributes:
837    attributes #1 = { "no-sse" }
838
839    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
840    define void @f() #0 #1 { ... }
841
842 .. _fnattrs:
843
844 Function Attributes
845 -------------------
846
847 Function attributes are set to communicate additional information about
848 a function. Function attributes are considered to be part of the
849 function, not of the function type, so functions with different function
850 attributes can have the same function type.
851
852 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
853 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
854 example:
855
856 .. code-block:: llvm
857
858     define void @f() noinline { ... }
859     define void @f() alwaysinline { ... }
860     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
861     define void @f() optsize { ... }
862
863 ``alignstack(<n>)``
864     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
865     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
866     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
867     parentheses.
868 ``alwaysinline``
869     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
870     this function into callers whenever possible, ignoring any active
871     inlining size threshold for this caller.
872 ``builtin``
873     This indicates that the callee function at a call site should be
874     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
875     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
876     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
877     attribute.
878 ``cold``
879     This attribute indicates that this function is rarely called. When
880     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
881     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
882     weight.
883 ``inlinehint``
884     This attribute indicates that the source code contained a hint that
885     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
886     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
887     inliner.
888 ``minsize``
889     This attribute suggests that optimization passes and code generator
890     passes make choices that keep the code size of this function as small
891     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
892     performance in order to minimize the size of the generated code.
893 ``naked``
894     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
895     function. This can have very system-specific consequences.
896 ``nobuiltin``
897     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
898     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
899     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
900     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
901     and on function declarations and definitions.
902 ``noduplicate``
903     This attribute indicates that calls to the function cannot be
904     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
905     within its parent function, but may not be duplicated within
906     its parent function.
907
908     A function containing a ``noduplicate`` call may still
909     be an inlining candidate, provided that the call is not
910     duplicated by inlining. That implies that the function has
911     internal linkage and only has one call site, so the original
912     call is dead after inlining.
913 ``noimplicitfloat``
914     This attributes disables implicit floating point instructions.
915 ``noinline``
916     This attribute indicates that the inliner should never inline this
917     function in any situation. This attribute may not be used together
918     with the ``alwaysinline`` attribute.
919 ``nonlazybind``
920     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
921     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
922     startup time if the function is not called during program startup.
923 ``noredzone``
924     This attribute indicates that the code generator should not use a
925     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
926 ``noreturn``
927     This function attribute indicates that the function never returns
928     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
929     function ever does dynamically return.
930 ``nounwind``
931     This function attribute indicates that the function never returns
932     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
933     unwind, its runtime behavior is undefined.
934 ``optnone``
935     This function attribute indicates that the function is not optimized
936     by any optimization or code generator passes with the
937     exception of interprocedural optimization passes.
938     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
939     attribute; this attribute is also incompatible
940     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
941
942     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
943     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
944     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
945     candidates for inlining into the body of this function.
946 ``optsize``
947     This attribute suggests that optimization passes and code generator
948     passes make choices that keep the code size of this function low,
949     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
950     long as they do not significantly impact runtime performance.
951 ``readnone``
952     On a function, this attribute indicates that the function computes its
953     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
954     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
955     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
956     caller functions. It does not write through any pointer arguments
957     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
958     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
959     the ``C++`` exception throwing methods.
960
961     On an argument, this attribute indicates that the function does not
962     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
963     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
964 ``readonly``
965     On a function, this attribute indicates that the function does not write
966     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
967     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
968     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
969     state that may be set in the caller. A readonly function always
970     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
971     called with the same set of arguments and global state. It cannot
972     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
973     methods.
974
975     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
976     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
977     the pointer points to.
978 ``returns_twice``
979     This attribute indicates that this function can return twice. The C
980     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
981     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
982     functions.
983 ``sanitize_address``
984     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
985     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
986 ``sanitize_memory``
987     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
988     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
989 ``sanitize_thread``
990     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
991     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
992 ``ssp``
993     This attribute indicates that the function should emit a stack
994     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
995     placed on the stack before the local variables that's checked upon
996     return from the function to see if it has been overwritten. A
997     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
998     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
999
1000     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1001     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1002     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1003       ``ssp-buffer-size``.
1004
1005     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1006     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1007     function will have an ``ssp`` attribute.
1008 ``sspreq``
1009     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1010     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1011     attribute.
1012
1013     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1014     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1015     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1016     an ``sspreq`` attribute.
1017 ``sspstrong``
1018     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1019     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1020     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1021     will enable protectors for functions with:
1022
1023     - Arrays of any size and type
1024     - Aggregates containing an array of any size and type.
1025     - Calls to alloca().
1026     - Local variables that have had their address taken.
1027
1028     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1029
1030     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1031     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1032     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1033 ``uwtable``
1034     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1035     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1036     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1037     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1038     units.
1039
1040 .. _moduleasm:
1041
1042 Module-Level Inline Assembly
1043 ----------------------------
1044
1045 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1046 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1047 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1048 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1049
1050 .. code-block:: llvm
1051
1052     module asm "inline asm code goes here"
1053     module asm "more can go here"
1054
1055 The strings can contain any character by escaping non-printable
1056 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1057 two digit hex code for the number.
1058
1059 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1060 assembly code is generated.
1061
1062 .. _langref_datalayout:
1063
1064 Data Layout
1065 -----------
1066
1067 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1068 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1069 simply:
1070
1071 .. code-block:: llvm
1072
1073     target datalayout = "layout specification"
1074
1075 The *layout specification* consists of a list of specifications
1076 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1077 with a letter and may include other information after the letter to
1078 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1079 as follows:
1080
1081 ``E``
1082     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1083     the bits with the most significance have the lowest address
1084     location.
1085 ``e``
1086     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1087     is, the bits with the least significance have the lowest address
1088     location.
1089 ``S<size>``
1090     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1091     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1092     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1093     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1094     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1095     alignment promotions.
1096 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1097     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1098     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1099     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1100     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1101     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1102     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1103 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1104     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1105     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1106 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1107     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1108     ``<size>``.
1109 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1110     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1111     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1112     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1113     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1114     targets.
1115 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1116     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1117     ``<size>``.
1118 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1119     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1120     ``<size>``.
1121 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1122     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1123     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1124     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1125     this set are considered to support most general arithmetic operations
1126     efficiently.
1127
1128 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1129 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1130 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1131 specifications are given in this list:
1132
1133 -  ``E`` - big endian
1134 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1135 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1136    same as the default address space.
1137 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1138 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1139 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1140 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1141 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1142 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1143    alignment of 64-bits
1144 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1145 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1146 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1147 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1148 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1149 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1150 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1151
1152 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1153 following rules:
1154
1155 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1156    that specification is used.
1157 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1158    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1159    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1160    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1161    given the default specifications above, the i7 type will use the
1162    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1163    alignment of i64 (largest specified).
1164 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1165    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1166    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1167    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1168
1169 The function of the data layout string may not be what you expect.
1170 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1171 the code generator should use.
1172
1173 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1174 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1175 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1176 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1177 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1178 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1179 that require precise layout information, but this also prevents those
1180 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1181
1182 .. _langref_triple:
1183
1184 Target Triple
1185 -------------
1186
1187 A module may specify a target triple string that describes the target
1188 host. The syntax for the target triple is simply:
1189
1190 .. code-block:: llvm
1191
1192     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1193
1194 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1195 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1196
1197 ::
1198
1199     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1200     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1201
1202 This information is passed along to the backend so that it generates
1203 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1204 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1205
1206 .. _pointeraliasing:
1207
1208 Pointer Aliasing Rules
1209 ----------------------
1210
1211 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1212 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1213 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1214 to the following rules:
1215
1216 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1217    value it is *based* on.
1218 -  An address of a global variable is associated with the address range
1219    of the variable's storage.
1220 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1221    address range of the allocated storage.
1222 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1223    address.
1224 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1225    a function not defined within LLVM may be associated with address
1226    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1227    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1228    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1229
1230 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1231 following rules:
1232
1233 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1234    on the first operand of the ``getelementptr``.
1235 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1236    ``bitcast``.
1237 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1238    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1239    the pointer's value.
1240 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1241
1242 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1243 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1244
1245 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1246 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1247 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1248 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1249 alignment of the store.
1250
1251 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1252 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1253 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1254 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1255 alias analysis.
1256
1257 .. _volatile:
1258
1259 Volatile Memory Accesses
1260 ------------------------
1261
1262 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1263 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1264 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1265 volatile operations or change their order of execution relative to other
1266 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1267 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1268 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1269
1270 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1271 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1272 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1273 target-legal volatile load/store instructions.
1274
1275 .. admonition:: Rationale
1276
1277  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1278  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1279  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1280  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1281  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1282  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1283  do not violate the frontend's contract with the language.
1284
1285 .. _memmodel:
1286
1287 Memory Model for Concurrent Operations
1288 --------------------------------------
1289
1290 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1291 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1292 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1293 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1294
1295 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1296
1297 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1298 that
1299
1300 -  Is a superset of single-thread program order, and
1301 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1302    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1303    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1304    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1305    Constraints <ordering>`).
1306
1307 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1308 between a thread and signals executing inside that thread.
1309
1310 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1311 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1312 (defined) write operations (store instructions, atomic
1313 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1314 section, initialized globals are considered to have a write of the
1315 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1316 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1317 may see any write to the same byte, except:
1318
1319 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1320    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1321    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1322 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1323    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1324
1325 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1326
1327 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1328    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1329    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1330    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1331    synchronization.)
1332 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1333    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1334 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1335    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1336 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1337    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1338    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1339    constraints on how the choice is made.
1340 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1341
1342 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1343 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1344 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1345 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1346 than one instruction to read the series of bytes.
1347
1348 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1349 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1350 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1351 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1352 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1353 from an address, introducing a store can change a load that may see
1354 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1355
1356 .. _ordering:
1357
1358 Atomic Memory Ordering Constraints
1359 ----------------------------------
1360
1361 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1362 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1363 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1364 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1365 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1366 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1367 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1368 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1369 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1370 differently since they don't take an address. See that instruction's
1371 documentation for details.
1372
1373 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1374 :doc:`Atomics`.
1375
1376 ``unordered``
1377     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1378     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1379     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1380     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1381     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1382     to make them atomic in any interesting way.
1383 ``monotonic``
1384     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1385     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1386     address. All modification orders must be compatible with the
1387     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1388     orders can be combined to a global total order for the whole program
1389     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1390     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1391     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1392     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1393     happens before another atomic read of the same address, the later
1394     read must see the same value or a later value in the address's
1395     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1396     stronger) operations on the same address. If an address is written
1397     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1398     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1399     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1400     ``memory_order_relaxed``.
1401 ``acquire``
1402     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1403     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1404     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1405 ``release``
1406     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1407     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1408     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1409     complete description; see the C++0x definition of a release
1410     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1411     ``memory_order_release``.
1412 ``acq_rel`` (acquire+release)
1413     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1414     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1415 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1416     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1417     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1418     writes), there is a global total order on all
1419     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1420     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1421     modification orders of all the affected addresses. Each
1422     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1423     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1424     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1425
1426 .. _singlethread:
1427
1428 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1429 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1430 other operations running in the same thread (for example, in signal
1431 handlers).
1432
1433 .. _fastmath:
1434
1435 Fast-Math Flags
1436 ---------------
1437
1438 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1439 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1440 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1441 otherwise unsafe floating point operations
1442
1443 ``nnan``
1444    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1445    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1446    NaNs, but the value of the result is undefined.
1447
1448 ``ninf``
1449    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1450    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1451    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1452
1453 ``nsz``
1454    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1455    argument or result as insignificant.
1456
1457 ``arcp``
1458    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1459    argument rather than perform division.
1460
1461 ``fast``
1462    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1463    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1464    flag implies all the others.
1465
1466 .. _typesystem:
1467
1468 Type System
1469 ===========
1470
1471 The LLVM type system is one of the most important features of the
1472 intermediate representation. Being typed enables a number of
1473 optimizations to be performed on the intermediate representation
1474 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1475 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1476 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1477 not feasible to perform on normal three address code representations.
1478
1479 .. _typeclassifications:
1480
1481 Type Classifications
1482 --------------------
1483
1484 The types fall into a few useful classifications:
1485
1486
1487 .. list-table::
1488    :header-rows: 1
1489
1490    * - Classification
1491      - Types
1492
1493    * - :ref:`integer <t_integer>`
1494      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1495        ``i64``, ...
1496
1497    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1498      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1499        ``ppc_fp128``
1500
1501
1502    * - first class
1503
1504        .. _t_firstclass:
1505
1506      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1507        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1508        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1509        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1510
1511    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1512      - :ref:`label <t_label>`,
1513        :ref:`void <t_void>`,
1514        :ref:`integer <t_integer>`,
1515        :ref:`floating point <t_floating>`,
1516        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1517        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1518
1519    * - :ref:`derived <t_derived>`
1520      - :ref:`array <t_array>`,
1521        :ref:`function <t_function>`,
1522        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1523        :ref:`structure <t_struct>`,
1524        :ref:`vector <t_vector>`,
1525        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1526
1527 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1528 Values of these types are the only ones which can be produced by
1529 instructions.
1530
1531 .. _t_primitive:
1532
1533 Primitive Types
1534 ---------------
1535
1536 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1537 system.
1538
1539 .. _t_integer:
1540
1541 Integer Type
1542 ^^^^^^^^^^^^
1543
1544 Overview:
1545 """""""""
1546
1547 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1548 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1549 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1550
1551 Syntax:
1552 """""""
1553
1554 ::
1555
1556       iN
1557
1558 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1559 value.
1560
1561 Examples:
1562 """""""""
1563
1564 +----------------+------------------------------------------------+
1565 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1566 +----------------+------------------------------------------------+
1567 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1568 +----------------+------------------------------------------------+
1569 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1570 +----------------+------------------------------------------------+
1571
1572 .. _t_floating:
1573
1574 Floating Point Types
1575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1576
1577 .. list-table::
1578    :header-rows: 1
1579
1580    * - Type
1581      - Description
1582
1583    * - ``half``
1584      - 16-bit floating point value
1585
1586    * - ``float``
1587      - 32-bit floating point value
1588
1589    * - ``double``
1590      - 64-bit floating point value
1591
1592    * - ``fp128``
1593      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1594
1595    * - ``x86_fp80``
1596      -  80-bit floating point value (X87)
1597
1598    * - ``ppc_fp128``
1599      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1600
1601 .. _t_x86mmx:
1602
1603 X86mmx Type
1604 ^^^^^^^^^^^
1605
1606 Overview:
1607 """""""""
1608
1609 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1610 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1611 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1612 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1613 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1614 of this type.
1615
1616 Syntax:
1617 """""""
1618
1619 ::
1620
1621       x86mmx
1622
1623 .. _t_void:
1624
1625 Void Type
1626 ^^^^^^^^^
1627
1628 Overview:
1629 """""""""
1630
1631 The void type does not represent any value and has no size.
1632
1633 Syntax:
1634 """""""
1635
1636 ::
1637
1638       void
1639
1640 .. _t_label:
1641
1642 Label Type
1643 ^^^^^^^^^^
1644
1645 Overview:
1646 """""""""
1647
1648 The label type represents code labels.
1649
1650 Syntax:
1651 """""""
1652
1653 ::
1654
1655       label
1656
1657 .. _t_metadata:
1658
1659 Metadata Type
1660 ^^^^^^^^^^^^^
1661
1662 Overview:
1663 """""""""
1664
1665 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1666 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1667
1668 Syntax:
1669 """""""
1670
1671 ::
1672
1673       metadata
1674
1675 .. _t_derived:
1676
1677 Derived Types
1678 -------------
1679
1680 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1681 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1682 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1683 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1684 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1685 as the element type of another array.
1686
1687 .. _t_aggregate:
1688
1689 Aggregate Types
1690 ^^^^^^^^^^^^^^^
1691
1692 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1693 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1694 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1695 aggregate types.
1696
1697 .. _t_array:
1698
1699 Array Type
1700 ^^^^^^^^^^
1701
1702 Overview:
1703 """""""""
1704
1705 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1706 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1707 elements) and an underlying data type.
1708
1709 Syntax:
1710 """""""
1711
1712 ::
1713
1714       [<# elements> x <elementtype>]
1715
1716 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1717 be any type with a size.
1718
1719 Examples:
1720 """""""""
1721
1722 +------------------+--------------------------------------+
1723 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1724 +------------------+--------------------------------------+
1725 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1726 +------------------+--------------------------------------+
1727 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1728 +------------------+--------------------------------------+
1729
1730 Here are some examples of multidimensional arrays:
1731
1732 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1733 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1734 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1735 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1736 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1737 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1738 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1739
1740 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1741 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1742 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1743 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1744 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1745 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1746 example.
1747
1748 .. _t_function:
1749
1750 Function Type
1751 ^^^^^^^^^^^^^
1752
1753 Overview:
1754 """""""""
1755
1756 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1757 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1758 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1759 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1760
1761 Syntax:
1762 """""""
1763
1764 ::
1765
1766       <returntype> (<parameter list>)
1767
1768 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1769 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1770 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1771 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1772 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1773 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1774
1775 Examples:
1776 """""""""
1777
1778 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1779 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1780 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1781 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1782 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1783 | ``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. |
1784 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1785 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1786 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1787
1788 .. _t_struct:
1789
1790 Structure Type
1791 ^^^^^^^^^^^^^^
1792
1793 Overview:
1794 """""""""
1795
1796 The structure type is used to represent a collection of data members
1797 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1798 a size.
1799
1800 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1801 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1802 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1803 '``insertvalue``' instructions.
1804
1805 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1806 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1807 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1808 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1809 required to match what the underlying code generator expects.
1810
1811 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1812 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1813 identified types are always defined at the top level with a name.
1814 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1815 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1816 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1817
1818 Syntax:
1819 """""""
1820
1821 ::
1822
1823       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1824       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1825
1826 Examples:
1827 """""""""
1828
1829 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1830 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1831 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1832 | ``{ 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``.  |
1833 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1834 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1835 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1836
1837 .. _t_opaque:
1838
1839 Opaque Structure Types
1840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1841
1842 Overview:
1843 """""""""
1844
1845 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1846 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1847 notion of a forward declared structure.
1848
1849 Syntax:
1850 """""""
1851
1852 ::
1853
1854       %X = type opaque
1855       %52 = type opaque
1856
1857 Examples:
1858 """""""""
1859
1860 +--------------+-------------------+
1861 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1862 +--------------+-------------------+
1863
1864 .. _t_pointer:
1865
1866 Pointer Type
1867 ^^^^^^^^^^^^
1868
1869 Overview:
1870 """""""""
1871
1872 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1873 commonly used to reference objects in memory.
1874
1875 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1876 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1877 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1878 are target-specific.
1879
1880 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1881 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1882
1883 Syntax:
1884 """""""
1885
1886 ::
1887
1888       <type> *
1889
1890 Examples:
1891 """""""""
1892
1893 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1894 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1895 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1896 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1897 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1898 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1899 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1900
1901 .. _t_vector:
1902
1903 Vector Type
1904 ^^^^^^^^^^^
1905
1906 Overview:
1907 """""""""
1908
1909 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1910 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1911 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1912 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1913 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1914
1915 Syntax:
1916 """""""
1917
1918 ::
1919
1920       < <# elements> x <elementtype> >
1921
1922 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1923 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1924 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1925
1926 Examples:
1927 """""""""
1928
1929 +-------------------+--------------------------------------------------+
1930 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1931 +-------------------+--------------------------------------------------+
1932 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1933 +-------------------+--------------------------------------------------+
1934 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1935 +-------------------+--------------------------------------------------+
1936 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1937 +-------------------+--------------------------------------------------+
1938
1939 Constants
1940 =========
1941
1942 LLVM has several different basic types of constants. This section
1943 describes them all and their syntax.
1944
1945 Simple Constants
1946 ----------------
1947
1948 **Boolean constants**
1949     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1950     of the ``i1`` type.
1951 **Integer constants**
1952     Standard integers (such as '4') are constants of the
1953     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1954     integer types.
1955 **Floating point constants**
1956     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1957     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1958     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1959     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1960     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1961     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1962     point <t_floating>` type.
1963 **Null pointer constants**
1964     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1965     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1966
1967 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1968 floating point constants. For example, the form
1969 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1970 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1971 constants are required (and the only time that they are generated by the
1972 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1973 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1974 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1975 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1976 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1977
1978 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1979 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1980 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1981 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1982 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1983 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1984 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1985 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1986 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1987 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1988 will only work if they match the long double format on your target.
1989 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1990 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1991 (sign bit at the left).
1992
1993 There are no constants of type x86mmx.
1994
1995 .. _complexconstants:
1996
1997 Complex Constants
1998 -----------------
1999
2000 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2001 constants and smaller complex constants.
2002
2003 **Structure constants**
2004     Structure constants are represented with notation similar to
2005     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2006     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2007     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2008     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2009     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2010     must match those specified by the type.
2011 **Array constants**
2012     Array constants are represented with notation similar to array type
2013     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2014     square brackets (``[]``)). For example:
2015     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2016     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2017     match those specified by the type.
2018 **Vector constants**
2019     Vector constants are represented with notation similar to vector
2020     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2021     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2022     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2023     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2024     elements must match those specified by the type.
2025 **Zero initialization**
2026     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2027     value to zero of *any* type, including scalar and
2028     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2029     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2030     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2031 **Metadata node**
2032     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2033     type <t_metadata>`. For example:
2034     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2035     constants that are meant to be interpreted as part of the
2036     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2037     information such as debug info.
2038
2039 Global Variable and Function Addresses
2040 --------------------------------------
2041
2042 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2043 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2044 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2045 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2046 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2047 file:
2048
2049 .. code-block:: llvm
2050
2051     @X = global i32 17
2052     @Y = global i32 42
2053     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2054
2055 .. _undefvalues:
2056
2057 Undefined Values
2058 ----------------
2059
2060 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2061 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2062 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2063 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2064
2065 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2066 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2067 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2068 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2069
2070 .. code-block:: llvm
2071
2072       %A = add %X, undef
2073       %B = sub %X, undef
2074       %C = xor %X, undef
2075     Safe:
2076       %A = undef
2077       %B = undef
2078       %C = undef
2079
2080 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2081 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2082
2083 .. code-block:: llvm
2084
2085       %A = or %X, undef
2086       %B = and %X, undef
2087     Safe:
2088       %A = -1
2089       %B = 0
2090     Unsafe:
2091       %A = undef
2092       %B = undef
2093
2094 These logical operations have bits that are not always affected by the
2095 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2096 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2097 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2098 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2099 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2100 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2101 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2102 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2103
2104 .. code-block:: llvm
2105
2106       %A = select undef, %X, %Y
2107       %B = select undef, 42, %Y
2108       %C = select %X, %Y, undef
2109     Safe:
2110       %A = %X     (or %Y)
2111       %B = 42     (or %Y)
2112       %C = %Y
2113     Unsafe:
2114       %A = undef
2115       %B = undef
2116       %C = undef
2117
2118 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2119 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2120 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2121 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2122 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2123 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2124 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2125
2126 .. code-block:: llvm
2127
2128       %A = xor undef, undef
2129
2130       %B = undef
2131       %C = xor %B, %B
2132
2133       %D = undef
2134       %E = icmp lt %D, 4
2135       %F = icmp gte %D, 4
2136
2137     Safe:
2138       %A = undef
2139       %B = undef
2140       %C = undef
2141       %D = undef
2142       %E = undef
2143       %F = undef
2144
2145 This example points out that two '``undef``' operands are not
2146 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2147 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2148 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2149 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2150 its value over its "live range". This is true because the variable
2151 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2152 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2153 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2154 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2155 uses with" concept would not hold.
2156
2157 .. code-block:: llvm
2158
2159       %A = fdiv undef, %X
2160       %B = fdiv %X, undef
2161     Safe:
2162       %A = undef
2163     b: unreachable
2164
2165 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2166 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2167 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2168 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2169 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2170 However, in the second example, we can make a more aggressive
2171 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2172 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2173 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2174 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2175 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2176 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2177
2178 .. code-block:: llvm
2179
2180     a:  store undef -> %X
2181     b:  store %X -> undef
2182     Safe:
2183     a: <deleted>
2184     b: unreachable
2185
2186 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2187 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2188 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2189 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2190 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2191
2192 .. _poisonvalues:
2193
2194 Poison Values
2195 -------------
2196
2197 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2198 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2199 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2200 which results in undefined behavior.
2201
2202 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2203 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2204 the ``nsw`` flag.
2205
2206 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2207
2208 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2209 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2210    their dynamic predecessor basic block.
2211 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2212    in the dynamic callers of their functions.
2213 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2214    instructions that dynamically transfer control back to them.
2215 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2216    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2217    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2218 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2219    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2220    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2221    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2222 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2223    most recent preceding instruction with externally visible side
2224    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2225    operations <volatile>`.)
2226 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2227    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2228    multiple successors and the instruction is always executed when
2229    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2230    when control is transferred to another.
2231 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2232    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2233    be different if the terminator had transferred control to a different
2234    successor.
2235 -  Dependence is transitive.
2236
2237 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2238 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2239 on a poison value has undefined behavior.
2240
2241 Here are some examples:
2242
2243 .. code-block:: llvm
2244
2245     entry:
2246       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2247       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2248       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2249       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2250
2251       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2252       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2253
2254       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2255
2256       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2257       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2258       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2259       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2260
2261       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2262       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2263
2264     true:
2265       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2266                                            ; it has undefined behavior.
2267       br label %end
2268
2269     end:
2270       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2271                                            ; Both edges into this PHI are
2272                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2273                                            ; always results in a poison value.
2274
2275       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2276                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2277                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2278
2279       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2280                                            ; The same branch again, but this time the
2281                                            ; true block doesn't have side effects.
2282
2283     second_true:
2284       ; No side effects!
2285       ret void
2286
2287     second_end:
2288       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2289                                            ; on the store in %end. Also, it is
2290                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2291                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2292                                            ; behavior in this example).
2293
2294 .. _blockaddress:
2295
2296 Addresses of Basic Blocks
2297 -------------------------
2298
2299 ``blockaddress(@function, %block)``
2300
2301 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2302 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2303 Taking the address of the entry block is illegal.
2304
2305 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2306 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2307 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2308 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2309 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2310 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2311 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2312 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2313 instruction.
2314
2315 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2316 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2317
2318 .. _constantexprs:
2319
2320 Constant Expressions
2321 --------------------
2322
2323 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2324 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2325 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2326 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2327 The following is the syntax for constant expressions:
2328
2329 ``trunc (CST to TYPE)``
2330     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2331     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2332 ``zext (CST to TYPE)``
2333     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2334     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2335 ``sext (CST to TYPE)``
2336     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2337     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2338 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2339     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2340     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2341     must be floating point.
2342 ``fpext (CST to TYPE)``
2343     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2344     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2345     floating point.
2346 ``fptoui (CST to TYPE)``
2347     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2348     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2349     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2350     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2351     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2352 ``fptosi (CST to TYPE)``
2353     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2354     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2355     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2356     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2357     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2358 ``uitofp (CST to TYPE)``
2359     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2360     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2361     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2362     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2363     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2364 ``sitofp (CST to TYPE)``
2365     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2366     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2367     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2368     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2369     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2370 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2371     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2372     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2373     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2374     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2375 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2376     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2377     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2378     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2379     This one is *really* dangerous!
2380 ``bitcast (CST to TYPE)``
2381     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2382     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2383     instruction <i_bitcast>`.
2384 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2385     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2386     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2387     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2388 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2389     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2390     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2391     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2392     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2393 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2394     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2395 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2396     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2397 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2398     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2399 ``extractelement (VAL, IDX)``
2400     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2401     constants.
2402 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2403     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2404     constants.
2405 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2406     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2407     constants.
2408 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2409     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2410     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2411     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2412     least one index value must be specified.
2413 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2414     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2415     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2416     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2417     value must be specified.
2418 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2419     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2420     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2421     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2422     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2423     operations on floating point values are allowed).
2424
2425 Other Values
2426 ============
2427
2428 .. _inlineasmexprs:
2429
2430 Inline Assembler Expressions
2431 ----------------------------
2432
2433 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2434 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2435 value represents the inline assembler as a string (containing the
2436 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2437 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2438 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2439 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2440 assembler expression is:
2441
2442 .. code-block:: llvm
2443
2444     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2445
2446 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2447 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2448 Thus, typically we have:
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2453
2454 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2455 marked as having side effects. This is done through the use of the
2456 '``sideeffect``' keyword, like so:
2457
2458 .. code-block:: llvm
2459
2460     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2461
2462 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2463 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2464 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2465 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2466 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2467 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2468
2469 .. code-block:: llvm
2470
2471     call void asm alignstack "eieio", ""()
2472
2473 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2474 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2475 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2476 the only supported dialects. An example is:
2477
2478 .. code-block:: llvm
2479
2480     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2481
2482 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2483 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2484 keyword last.
2485
2486 Inline Asm Metadata
2487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2488
2489 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2490 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2491 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2492 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2493 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2494 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2495 it. For example:
2496
2497 .. code-block:: llvm
2498
2499     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2500     ...
2501     !42 = !{ i32 1234567 }
2502
2503 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2504 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2505 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2506 occurs on.
2507
2508 .. _metadata:
2509
2510 Metadata Nodes and Metadata Strings
2511 -----------------------------------
2512
2513 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2514 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2515 code generator. One example application of metadata is source-level
2516 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2517 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2518 preceding exclamation point ('``!``').
2519
2520 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2521 contain any character by escaping non-printable characters with
2522 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2523 "``!"test\00"``".
2524
2525 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2526 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2527 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2528 their operand. For example:
2529
2530 .. code-block:: llvm
2531
2532     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2533
2534 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2535 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2536 example:
2537
2538 .. code-block:: llvm
2539
2540     !foo =  metadata !{!4, !3}
2541
2542 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2543 function is using two metadata arguments:
2544
2545 .. code-block:: llvm
2546
2547     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2548
2549 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2550 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2551
2552 .. code-block:: llvm
2553
2554     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2555
2556 More information about specific metadata nodes recognized by the
2557 optimizers and code generator is found below.
2558
2559 '``tbaa``' Metadata
2560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2561
2562 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2563 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2564 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2565 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2566 custom alias analysis behavior for other languages.
2567
2568 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2569 to three fields, e.g.:
2570
2571 .. code-block:: llvm
2572
2573     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2574     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2575     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2576     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2577
2578 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2579 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2580 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2581 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2582 common names.
2583
2584 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2585 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2586 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2587 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2588 from multiple front-ends is handled conservatively.
2589
2590 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2591 indicates that the type is "constant" (meaning
2592 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2593 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2594
2595 '``tbaa.struct``' Metadata
2596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2597
2598 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2599 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2600 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2601 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2602 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2603 of the aggregate.
2604
2605 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2606 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2607
2608 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2609 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2610 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2611 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2612 its tbaa tag. e.g.:
2613
2614 .. code-block:: llvm
2615
2616     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2617
2618 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2619 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2620 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2621
2622 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2623 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2624 does not carry useful data and need not be preserved.
2625
2626 '``fpmath``' Metadata
2627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2628
2629 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2630 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2631 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2632 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2633 it. ULP is defined as follows:
2634
2635     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2636     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2637     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2638     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2639     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2640
2641 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2642 number representing the maximum relative error, for example:
2643
2644 .. code-block:: llvm
2645
2646     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2647
2648 '``range``' Metadata
2649 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2650
2651 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2652 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2653 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2654 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2655 pair has the following properties:
2656
2657 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2658 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2659 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2660 -  The range is allowed to wrap.
2661 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2662    ``a!=b``.
2663
2664 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2665 they must be non-contiguous.
2666
2667 Examples:
2668
2669 .. code-block:: llvm
2670
2671       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2672       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2673       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2674       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2675     ...
2676     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2677     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2678     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2679     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2680
2681 '``llvm.loop``'
2682 ^^^^^^^^^^^^^^^
2683
2684 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2685 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2686 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2687 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2688 specified with the name ``llvm.loop``.
2689
2690 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2691 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2692 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2693 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2694 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2695 constructs:
2696
2697 .. code-block:: llvm
2698
2699     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2700     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2701
2702 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2703 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2704 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2705 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2706
2707 .. code-block:: llvm
2708
2709       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2710     ...
2711     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2712     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2713
2714 '``llvm.mem``'
2715 ^^^^^^^^^^^^^^^
2716
2717 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2718 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2719
2720 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2722
2723 For a loop to be parallel, in addition to using
2724 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2725 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2726 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2727 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2728 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2729 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2730 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2731 body.
2732
2733 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2734 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2735 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2736
2737 .. code-block:: llvm
2738
2739    for.body:
2740      ...
2741      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2742      ...
2743      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2744      ...
2745      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2746
2747    for.end:
2748    ...
2749    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2750
2751 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2752 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2753 the loop identifier metadata node directly:
2754
2755 .. code-block:: llvm
2756
2757    outer.for.body:
2758    ...
2759
2760    inner.for.body:
2761      ...
2762      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2763      ...
2764      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2765      ...
2766      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2767
2768    inner.for.end:
2769      ...
2770      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2771      ...
2772      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2773      ...
2774      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2775
2776    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2777    ...
2778    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2779    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2780    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2781
2782 '``llvm.vectorizer``'
2783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2784
2785 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2786 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2787
2788 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2789 loop identification metadata.
2790
2791 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2793
2794 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2795 loop exactly ``N`` times.
2796
2797 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2798 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2799
2800 .. code-block:: llvm
2801
2802    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2803
2804 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2805 loop.
2806
2807 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2808 determined automatically.
2809
2810 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2812
2813 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2814 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2815 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2816 it believes it is valid to do so.
2817
2818 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2819 operand is an integer specifying the width. For example:
2820
2821 .. code-block:: llvm
2822
2823    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2824
2825 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2826 loop.
2827
2828 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2829 automatically.
2830
2831 Module Flags Metadata
2832 =====================
2833
2834 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2835 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2836 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2837 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2838 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2839 look it up.
2840
2841 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2842 Each triplet has the following form:
2843
2844 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2845    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2846    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2847    described below.
2848 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2849    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2850    including entries with the **Require** behavior).
2851 -  The third element is the value of the flag.
2852
2853 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2854 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2855 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2856 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2857 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2858 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2859
2860 The following behaviors are supported:
2861
2862 .. list-table::
2863    :header-rows: 1
2864    :widths: 10 90
2865
2866    * - Value
2867      - Behavior
2868
2869    * - 1
2870      - **Error**
2871            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2872            is that of the operands.
2873
2874    * - 2
2875      - **Warning**
2876            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2877            operand for the flag from the first module being linked.
2878
2879    * - 3
2880      - **Require**
2881            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2882            specified value after linking is performed. The value must be a
2883            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2884            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2885            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2886            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2887            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2888
2889    * - 4
2890      - **Override**
2891            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2892            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2893            differ, an error will be emitted.
2894
2895    * - 5
2896      - **Append**
2897            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2898
2899    * - 6
2900      - **AppendUnique**
2901            Appends the two values, which are required to be metadata
2902            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2903            during the append operation.
2904
2905 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2906 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2907 value) or **Override**.
2908
2909 An example of module flags:
2910
2911 .. code-block:: llvm
2912
2913     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2914     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2915     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2916     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2917       metadata !{
2918         metadata !"foo", i32 1
2919       }
2920     }
2921     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2922
2923 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2924    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2925    values are not equal.
2926
2927 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2928    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2929    '37'.
2930
2931 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2932    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2933    warning if their values are not equal.
2934
2935 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2936
2937    ::
2938
2939        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2940
2941    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2942    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2943    performed.
2944
2945 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2946 ----------------------------------------------------
2947
2948 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2949 collection in a special section called "image info". The metadata
2950 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2951 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2952 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2953 be merged rather than appended together.
2954
2955 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2956 following key-value pairs:
2957
2958 .. list-table::
2959    :header-rows: 1
2960    :widths: 30 70
2961
2962    * - Key
2963      - Value
2964
2965    * - ``Objective-C Version``
2966      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2967
2968    * - ``Objective-C Image Info Version``
2969      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2970        always 0.
2971
2972    * - ``Objective-C Image Info Section``
2973      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2974        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2975        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2976        Objective-C ABI version 2.
2977
2978    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2979      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2980        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2981        collection supported.
2982
2983    * - ``Objective-C GC Only``
2984      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2985        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2986        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2987
2988 Some important flag interactions:
2989
2990 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2991    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2992    2, then the resulting module has the
2993    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2994 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2995    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2996
2997 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2998 --------------------------------------------
2999
3000 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3001 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3002 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3003 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3004
3005 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3006 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3007 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3008 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3009 list of metadata strings defining linker options.
3010
3011 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3012 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3013 framework::
3014
3015     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3016        metadata !{
3017           metadata !{ metadata !"-lz" },
3018           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3019     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3020
3021 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3022 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3023 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3024 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3025 assembly writer or object file emitter.
3026
3027 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3028 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3029 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3030
3031 .. _intrinsicglobalvariables:
3032
3033 Intrinsic Global Variables
3034 ==========================
3035
3036 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3037 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3038 All globals of this sort should have a section specified as
3039 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3040 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3041
3042 .. _gv_llvmused:
3043
3044 The '``llvm.used``' Global Variable
3045 -----------------------------------
3046
3047 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3048 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3049 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3050 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3051 use of it is:
3052
3053 .. code-block:: llvm
3054
3055     @X = global i8 4
3056     @Y = global i32 123
3057
3058     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3059        i8* @X,
3060        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3061     ], section "llvm.metadata"
3062
3063 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3064 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3065 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3066 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3067 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3068 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3069 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3070
3071 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3072 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3073 molesting the symbol.
3074
3075 .. _gv_llvmcompilerused:
3076
3077 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3078 --------------------------------------------
3079
3080 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3081 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3082 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3083 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3084 by ``@llvm.used``.
3085
3086 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3087 and should not be exposed to source languages.
3088
3089 .. _gv_llvmglobalctors:
3090
3091 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3092 -------------------------------------------
3093
3094 .. code-block:: llvm
3095
3096     %0 = type { i32, void ()* }
3097     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3098
3099 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3100 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3101 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3102 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3103 is not defined.
3104
3105 .. _llvmglobaldtors:
3106
3107 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3108 -------------------------------------------
3109
3110 .. code-block:: llvm
3111
3112     %0 = type { i32, void ()* }
3113     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3114
3115 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3116 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3117 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3118 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3119 defined.
3120
3121 Instruction Reference
3122 =====================
3123
3124 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3125 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3126 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3127 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3128 :ref:`other instructions <otherops>`.
3129
3130 .. _terminators:
3131
3132 Terminator Instructions
3133 -----------------------
3134
3135 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3136 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3137 block should be executed after the current block is finished. These
3138 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3139 control flow, not values (the one exception being the
3140 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3141
3142 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3143 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3144 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3145 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3146
3147 .. _i_ret:
3148
3149 '``ret``' Instruction
3150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3151
3152 Syntax:
3153 """""""
3154
3155 ::
3156
3157       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3158       ret void                 ; Return from void function
3159
3160 Overview:
3161 """""""""
3162
3163 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3164 a value) from a function back to the caller.
3165
3166 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3167 value and then causes control flow, and one that just causes control
3168 flow to occur.
3169
3170 Arguments:
3171 """"""""""
3172
3173 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3174 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3175 class <t_firstclass>`' type.
3176
3177 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3178 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3179 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3180 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3181 value.
3182
3183 Semantics:
3184 """"""""""
3185
3186 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3187 the calling function's context. If the caller is a
3188 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3189 instruction after the call. If the caller was an
3190 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3191 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3192 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3193 value.
3194
3195 Example:
3196 """"""""
3197
3198 .. code-block:: llvm
3199
3200       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3201       ret void                        ; Return from a void function
3202       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3203
3204 .. _i_br:
3205
3206 '``br``' Instruction
3207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3208
3209 Syntax:
3210 """""""
3211
3212 ::
3213
3214       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3215       br label <dest>          ; Unconditional branch
3216
3217 Overview:
3218 """""""""
3219
3220 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3221 different basic block in the current function. There are two forms of
3222 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3223 unconditional branch.
3224
3225 Arguments:
3226 """"""""""
3227
3228 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3229 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3230 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3231
3232 Semantics:
3233 """"""""""
3234
3235 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3236 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3237 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3238 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3239
3240 Example:
3241 """"""""
3242
3243 .. code-block:: llvm
3244
3245     Test:
3246       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3247       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3248     IfEqual:
3249       ret i32 1
3250     IfUnequal:
3251       ret i32 0
3252
3253 .. _i_switch:
3254
3255 '``switch``' Instruction
3256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3257
3258 Syntax:
3259 """""""
3260
3261 ::
3262
3263       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3264
3265 Overview:
3266 """""""""
3267
3268 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3269 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3270 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3271 destinations.
3272
3273 Arguments:
3274 """"""""""
3275
3276 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3277 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3278 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3279 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3280
3281 Semantics:
3282 """"""""""
3283
3284 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3285 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3286 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3287 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3288 to the default destination.
3289
3290 Implementation:
3291 """""""""""""""
3292
3293 Depending on properties of the target machine and the particular
3294 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3295 different ways. For example, it could be generated as a series of
3296 chained conditional branches or with a lookup table.
3297
3298 Example:
3299 """"""""
3300
3301 .. code-block:: llvm
3302
3303      ; Emulate a conditional br instruction
3304      %Val = zext i1 %value to i32
3305      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3306
3307      ; Emulate an unconditional br instruction
3308      switch i32 0, label %dest [ ]
3309
3310      ; Implement a jump table:
3311      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3312                                          i32 1, label %onone
3313                                          i32 2, label %ontwo ]
3314
3315 .. _i_indirectbr:
3316
3317 '``indirectbr``' Instruction
3318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3319
3320 Syntax:
3321 """""""
3322
3323 ::
3324
3325       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3326
3327 Overview:
3328 """""""""
3329
3330 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3331 label within the current function, whose address is specified by
3332 "``address``". Address must be derived from a
3333 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3334
3335 Arguments:
3336 """"""""""
3337
3338 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3339 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3340 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3341 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3342
3343 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3344 accurate understanding of the CFG.
3345
3346 Semantics:
3347 """"""""""
3348
3349 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3350 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3351 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3352 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3353
3354 Implementation:
3355 """""""""""""""
3356
3357 This is typically implemented with a jump through a register.
3358
3359 Example:
3360 """"""""
3361
3362 .. code-block:: llvm
3363
3364      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3365
3366 .. _i_invoke:
3367
3368 '``invoke``' Instruction
3369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3370
3371 Syntax:
3372 """""""
3373
3374 ::
3375
3376       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3377                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3378
3379 Overview:
3380 """""""""
3381
3382 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3383 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3384 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3385 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3386 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3387 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3388 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3389 nearest "exception" label.
3390
3391 The '``exception``' label is a `landing
3392 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3393 '``exception``' label is required to have the
3394 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3395 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3396 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3397 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3398 instruction, so that the important information contained within the
3399 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3400
3401 Arguments:
3402 """"""""""
3403
3404 This instruction requires several arguments:
3405
3406 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3407    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3408    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3409 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3410    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3411    are valid here.
3412 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3413    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3414    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3415    branching off an arbitrary pointer to function value.
3416 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3417    function to be invoked.
3418 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3419    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3420    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3421    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3422    extra arguments can be specified.
3423 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3424    executes a '``ret``' instruction.
3425 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3426    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3427    mechanism.
3428 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3429    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3430    attributes are valid here.
3431
3432 Semantics:
3433 """"""""""
3434
3435 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3436 instruction in most regards. The primary difference is that it
3437 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3438 library to unwind the stack.
3439
3440 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3441 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3442 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3443 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3444
3445 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3446 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3447 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3448 return value is available.
3449
3450 Example:
3451 """"""""
3452
3453 .. code-block:: llvm
3454
3455       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3456                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3457       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3458                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3459
3460 .. _i_resume:
3461
3462 '``resume``' Instruction
3463 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3464
3465 Syntax:
3466 """""""
3467
3468 ::
3469
3470       resume <type> <value>
3471
3472 Overview:
3473 """""""""
3474
3475 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3476 successors.
3477
3478 Arguments:
3479 """"""""""
3480
3481 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3482 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3483 function.
3484
3485 Semantics:
3486 """"""""""
3487
3488 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3489 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3490 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3491
3492 Example:
3493 """"""""
3494
3495 .. code-block:: llvm
3496
3497       resume { i8*, i32 } %exn
3498
3499 .. _i_unreachable:
3500
3501 '``unreachable``' Instruction
3502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3503
3504 Syntax:
3505 """""""
3506
3507 ::
3508
3509       unreachable
3510
3511 Overview:
3512 """""""""
3513
3514 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3515 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3516 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3517 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3518
3519 Semantics:
3520 """"""""""
3521
3522 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3523
3524 .. _binaryops:
3525
3526 Binary Operations
3527 -----------------
3528
3529 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3530 They require two operands of the same type, execute an operation on
3531 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3532 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3533 result value has the same type as its operands.
3534
3535 There are several different binary operators:
3536
3537 .. _i_add:
3538
3539 '``add``' Instruction
3540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3541
3542 Syntax:
3543 """""""
3544
3545 ::
3546
3547       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3548       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3549       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3550       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3551
3552 Overview:
3553 """""""""
3554
3555 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3556
3557 Arguments:
3558 """"""""""
3559
3560 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3561 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3562 arguments must have identical types.
3563
3564 Semantics:
3565 """"""""""
3566
3567 The value produced is the integer sum of the two operands.
3568
3569 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3570 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3571 the result.
3572
3573 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3574 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3575
3576 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3577 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3578 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3579 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3580
3581 Example:
3582 """"""""
3583
3584 .. code-block:: llvm
3585
3586       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3587
3588 .. _i_fadd:
3589
3590 '``fadd``' Instruction
3591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3592
3593 Syntax:
3594 """""""
3595
3596 ::
3597
3598       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3599
3600 Overview:
3601 """""""""
3602
3603 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3604
3605 Arguments:
3606 """"""""""
3607
3608 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3609 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3610 Both arguments must have identical types.
3611
3612 Semantics:
3613 """"""""""
3614
3615 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3616 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3617 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3618 optimizations:
3619
3620 Example:
3621 """"""""
3622
3623 .. code-block:: llvm
3624
3625       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3626
3627 '``sub``' Instruction
3628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3629
3630 Syntax:
3631 """""""
3632
3633 ::
3634
3635       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3636       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3637       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3638       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3639
3640 Overview:
3641 """""""""
3642
3643 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3644
3645 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3646 instruction present in most other intermediate representations.
3647
3648 Arguments:
3649 """"""""""
3650
3651 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3652 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3653 arguments must have identical types.
3654
3655 Semantics:
3656 """"""""""
3657
3658 The value produced is the integer difference of the two operands.
3659
3660 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3661 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3662 the result.
3663
3664 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3665 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3666
3667 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3668 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3669 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3670 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3671
3672 Example:
3673 """"""""
3674
3675 .. code-block:: llvm
3676
3677       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3678       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3679
3680 .. _i_fsub:
3681
3682 '``fsub``' Instruction
3683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3684
3685 Syntax:
3686 """""""
3687
3688 ::
3689
3690       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3691
3692 Overview:
3693 """""""""
3694
3695 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3696
3697 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3698 instruction present in most other intermediate representations.
3699
3700 Arguments:
3701 """"""""""
3702
3703 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3704 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3705 Both arguments must have identical types.
3706
3707 Semantics:
3708 """"""""""
3709
3710 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3711 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3712 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3713 unsafe floating point optimizations:
3714
3715 Example:
3716 """"""""
3717
3718 .. code-block:: llvm
3719
3720       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3721       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3722
3723 '``mul``' Instruction
3724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3725
3726 Syntax:
3727 """""""
3728
3729 ::
3730
3731       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3732       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3733       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3734       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3735
3736 Overview:
3737 """""""""
3738
3739 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3740
3741 Arguments:
3742 """"""""""
3743
3744 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3745 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3746 arguments must have identical types.
3747
3748 Semantics:
3749 """"""""""
3750
3751 The value produced is the integer product of the two operands.
3752
3753 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3754 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3755 bit width of the result.
3756
3757 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3758 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3759 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3760 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3761 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3762 product.
3763
3764 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3765 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3766 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3767 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3768
3769 Example:
3770 """"""""
3771
3772 .. code-block:: llvm
3773
3774       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3775
3776 .. _i_fmul:
3777
3778 '``fmul``' Instruction
3779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3780
3781 Syntax:
3782 """""""
3783
3784 ::
3785
3786       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3787
3788 Overview:
3789 """""""""
3790
3791 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3792
3793 Arguments:
3794 """"""""""
3795
3796 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3797 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3798 Both arguments must have identical types.
3799
3800 Semantics:
3801 """"""""""
3802
3803 The value produced is the floating point product of the two operands.
3804 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3805 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3806 unsafe floating point optimizations:
3807
3808 Example:
3809 """"""""
3810
3811 .. code-block:: llvm
3812
3813       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3814
3815 '``udiv``' Instruction
3816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3817
3818 Syntax:
3819 """""""
3820
3821 ::
3822
3823       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3824       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3825
3826 Overview:
3827 """""""""
3828
3829 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3830
3831 Arguments:
3832 """"""""""
3833
3834 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3835 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3836 arguments must have identical types.
3837
3838 Semantics:
3839 """"""""""
3840
3841 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3842
3843 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3844 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3845
3846 Division by zero leads to undefined behavior.
3847
3848 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3849 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3850 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3851
3852 Example:
3853 """"""""
3854
3855 .. code-block:: llvm
3856
3857       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3858
3859 '``sdiv``' Instruction
3860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3861
3862 Syntax:
3863 """""""
3864
3865 ::
3866
3867       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3868       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3869
3870 Overview:
3871 """""""""
3872
3873 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3874
3875 Arguments:
3876 """"""""""
3877
3878 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3879 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3880 arguments must have identical types.
3881
3882 Semantics:
3883 """"""""""
3884
3885 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3886 rounded towards zero.
3887
3888 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3889 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3890
3891 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3892 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3893 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3894
3895 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3896 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3897
3898 Example:
3899 """"""""
3900
3901 .. code-block:: llvm
3902
3903       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3904
3905 .. _i_fdiv:
3906
3907 '``fdiv``' Instruction
3908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3909
3910 Syntax:
3911 """""""
3912
3913 ::
3914
3915       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3916
3917 Overview:
3918 """""""""
3919
3920 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3921
3922 Arguments:
3923 """"""""""
3924
3925 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3926 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3927 Both arguments must have identical types.
3928
3929 Semantics:
3930 """"""""""
3931
3932 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3933 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3934 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3935 unsafe floating point optimizations:
3936
3937 Example:
3938 """"""""
3939
3940 .. code-block:: llvm
3941
3942       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3943
3944 '``urem``' Instruction
3945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3946
3947 Syntax:
3948 """""""
3949
3950 ::
3951
3952       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3953
3954 Overview:
3955 """""""""
3956
3957 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3958 division of its two arguments.
3959
3960 Arguments:
3961 """"""""""
3962
3963 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3964 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3965 arguments must have identical types.
3966
3967 Semantics:
3968 """"""""""
3969
3970 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3971 This instruction always performs an unsigned division to get the
3972 remainder.
3973
3974 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3975 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3976
3977 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3978
3979 Example:
3980 """"""""
3981
3982 .. code-block:: llvm
3983
3984       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3985
3986 '``srem``' Instruction
3987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3988
3989 Syntax:
3990 """""""
3991
3992 ::
3993
3994       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3995
3996 Overview:
3997 """""""""
3998
3999 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4000 division of its two operands. This instruction can also take
4001 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4002 must be integers.
4003
4004 Arguments:
4005 """"""""""
4006
4007 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4008 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4009 arguments must have identical types.
4010
4011 Semantics:
4012 """"""""""
4013
4014 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4015 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4016 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4017 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4018 difference, see `The Math
4019 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4020 table of how this is implemented in various languages, please see
4021 `Wikipedia: modulo
4022 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4023
4024 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4025 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4026
4027 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4028 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4029 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4030 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4031 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4032 result of the division and the remainder.)
4033
4034 Example:
4035 """"""""
4036
4037 .. code-block:: llvm
4038
4039       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4040
4041 .. _i_frem:
4042
4043 '``frem``' Instruction
4044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4045
4046 Syntax:
4047 """""""
4048
4049 ::
4050
4051       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4052
4053 Overview:
4054 """""""""
4055
4056 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4057 its two operands.
4058
4059 Arguments:
4060 """"""""""
4061
4062 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4063 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4064 Both arguments must have identical types.
4065
4066 Semantics:
4067 """"""""""
4068
4069 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4070 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4071 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4072 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4073
4074 Example:
4075 """"""""
4076
4077 .. code-block:: llvm
4078
4079       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4080
4081 .. _bitwiseops:
4082
4083 Bitwise Binary Operations
4084 -------------------------
4085
4086 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4087 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4088 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4089 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4090 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4091
4092 '``shl``' Instruction
4093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4094
4095 Syntax:
4096 """""""
4097
4098 ::
4099
4100       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4101       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4102       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4103       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4104
4105 Overview:
4106 """""""""
4107
4108 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4109 a specified number of bits.
4110
4111 Arguments:
4112 """"""""""
4113
4114 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4115 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4116 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4117
4118 Semantics:
4119 """"""""""
4120
4121 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4122 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4123 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4124 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4125 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4126 in ``op2``.
4127
4128 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4129 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4130 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4131 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4132 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4133 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4134 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4135
4136 Example:
4137 """"""""
4138
4139 .. code-block:: llvm
4140
4141       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4142       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4143       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4144       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4145       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4146
4147 '``lshr``' Instruction
4148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4149
4150 Syntax:
4151 """""""
4152
4153 ::
4154
4155       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4156       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4157
4158 Overview:
4159 """""""""
4160
4161 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4162 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4163
4164 Arguments:
4165 """"""""""
4166
4167 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4168 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4169 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4170
4171 Semantics:
4172 """"""""""
4173
4174 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4175 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4176 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4177 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4178 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4179 corresponding shift amount in ``op2``.
4180
4181 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4182 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4183 non-zero.
4184
4185 Example:
4186 """"""""
4187
4188 .. code-block:: llvm
4189
4190       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4191       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4192       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4193       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4194       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4195       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4196
4197 '``ashr``' Instruction
4198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4199
4200 Syntax:
4201 """""""
4202
4203 ::
4204
4205       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4206       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4207
4208 Overview:
4209 """""""""
4210
4211 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4212 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4213 extension.
4214
4215 Arguments:
4216 """"""""""
4217
4218 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4219 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4220 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4221
4222 Semantics:
4223 """"""""""
4224
4225 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4226 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4227 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4228 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4229 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4230 corresponding shift amount in ``op2``.
4231
4232 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4233 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4234 non-zero.
4235
4236 Example:
4237 """"""""
4238
4239 .. code-block:: llvm
4240
4241       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4242       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4243       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4244       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4245       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4246       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4247
4248 '``and``' Instruction
4249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4250
4251 Syntax:
4252 """""""
4253
4254 ::
4255
4256       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4257
4258 Overview:
4259 """""""""
4260
4261 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4262 operands.
4263
4264 Arguments:
4265 """"""""""
4266
4267 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4268 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4269 arguments must have identical types.
4270
4271 Semantics:
4272 """"""""""
4273
4274 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4275
4276 +-----+-----+-----+
4277 | In0 | In1 | Out |
4278 +-----+-----+-----+
4279 |   0 |   0 |   0 |
4280 +-----+-----+-----+
4281 |   0 |   1 |   0 |
4282 +-----+-----+-----+
4283 |   1 |   0 |   0 |
4284 +-----+-----+-----+
4285 |   1 |   1 |   1 |
4286 +-----+-----+-----+
4287
4288 Example:
4289 """"""""
4290
4291 .. code-block:: llvm
4292
4293       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4294       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4295       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4296
4297 '``or``' Instruction
4298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4299
4300 Syntax:
4301 """""""
4302
4303 ::
4304
4305       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4306
4307 Overview:
4308 """""""""
4309
4310 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4311 two operands.
4312
4313 Arguments:
4314 """"""""""
4315
4316 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4317 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4318 arguments must have identical types.
4319
4320 Semantics:
4321 """"""""""
4322
4323 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4324
4325 +-----+-----+-----+
4326 | In0 | In1 | Out |
4327 +-----+-----+-----+
4328 |   0 |   0 |   0 |
4329 +-----+-----+-----+
4330 |   0 |   1 |   1 |
4331 +-----+-----+-----+
4332 |   1 |   0 |   1 |
4333 +-----+-----+-----+
4334 |   1 |   1 |   1 |
4335 +-----+-----+-----+
4336
4337 Example:
4338 """"""""
4339
4340 ::
4341
4342       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4343       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4344       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4345
4346 '``xor``' Instruction
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4348
4349 Syntax:
4350 """""""
4351
4352 ::
4353
4354       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4355
4356 Overview:
4357 """""""""
4358
4359 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4360 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4361 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4362
4363 Arguments:
4364 """"""""""
4365
4366 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4367 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4368 arguments must have identical types.
4369
4370 Semantics:
4371 """"""""""
4372
4373 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4374
4375 +-----+-----+-----+
4376 | In0 | In1 | Out |
4377 +-----+-----+-----+
4378 |   0 |   0 |   0 |
4379 +-----+-----+-----+
4380 |   0 |   1 |   1 |
4381 +-----+-----+-----+
4382 |   1 |   0 |   1 |
4383 +-----+-----+-----+
4384 |   1 |   1 |   0 |
4385 +-----+-----+-----+
4386
4387 Example:
4388 """"""""
4389
4390 .. code-block:: llvm
4391
4392       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4393       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4394       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4395       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4396
4397 Vector Operations
4398 -----------------
4399
4400 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4401 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4402 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4403 While LLVM does directly support these vector operations, many
4404 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4405 take full advantage of a specific target.
4406
4407 .. _i_extractelement:
4408
4409 '``extractelement``' Instruction
4410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4411
4412 Syntax:
4413 """""""
4414
4415 ::
4416
4417       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4418
4419 Overview:
4420 """""""""
4421
4422 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4423 from a vector at a specified index.
4424
4425 Arguments:
4426 """"""""""
4427
4428 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4429 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4430 the position from which to extract the element. The index may be a
4431 variable.
4432
4433 Semantics:
4434 """"""""""
4435
4436 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4437 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4438 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4439
4440 Example:
4441 """"""""
4442
4443 .. code-block:: llvm
4444
4445       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4446
4447 .. _i_insertelement:
4448
4449 '``insertelement``' Instruction
4450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4451
4452 Syntax:
4453 """""""
4454
4455 ::
4456
4457       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4458
4459 Overview:
4460 """""""""
4461
4462 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4463 vector at a specified index.
4464
4465 Arguments:
4466 """"""""""
4467
4468 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4469 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4470 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4471 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4472 index may be a variable.
4473
4474 Semantics:
4475 """"""""""
4476
4477 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4478 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4479 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4480 undefined.
4481
4482 Example:
4483 """"""""
4484
4485 .. code-block:: llvm
4486
4487       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4488
4489 .. _i_shufflevector:
4490
4491 '``shufflevector``' Instruction
4492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4493
4494 Syntax:
4495 """""""
4496
4497 ::
4498
4499       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4500
4501 Overview:
4502 """""""""
4503
4504 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4505 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4506 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4507
4508 Arguments:
4509 """"""""""
4510
4511 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4512 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4513 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4514 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4515 same as the element type of the first two operands.
4516
4517 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4518 constant integer or undef values.
4519
4520 Semantics:
4521 """"""""""
4522
4523 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4524 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4525 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4526 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4527 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4528 only one vector.
4529
4530 Example:
4531 """"""""
4532
4533 .. code-block:: llvm
4534
4535       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4536                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4537       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4538                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4539       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4540                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4541       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4542                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4543
4544 Aggregate Operations
4545 --------------------
4546
4547 LLVM supports several instructions for working with
4548 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4549
4550 .. _i_extractvalue:
4551
4552 '``extractvalue``' Instruction
4553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4554
4555 Syntax:
4556 """""""
4557
4558 ::
4559
4560       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4561
4562 Overview:
4563 """""""""
4564
4565 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4566 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4567
4568 Arguments:
4569 """"""""""
4570
4571 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4572 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4573 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4574 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4575
4576 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4577
4578 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4579    omitted and assumed to be zero.
4580 -  At least one index must be specified.
4581 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4582
4583 Semantics:
4584 """"""""""
4585
4586 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4587 the index operands.
4588
4589 Example:
4590 """"""""
4591
4592 .. code-block:: llvm
4593
4594       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4595
4596 .. _i_insertvalue:
4597
4598 '``insertvalue``' Instruction
4599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4600
4601 Syntax:
4602 """""""
4603
4604 ::
4605
4606       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4607
4608 Overview:
4609 """""""""
4610
4611 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4612 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4613
4614 Arguments:
4615 """"""""""
4616
4617 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4618 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4619 a first-class value to insert. The following operands are constant
4620 indices indicating the position at which to insert the value in a
4621 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4622 to insert must have the same type as the value identified by the
4623 indices.
4624
4625 Semantics:
4626 """"""""""
4627
4628 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4629 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4630 indices is that of ``elt``.
4631
4632 Example:
4633 """"""""
4634
4635 .. code-block:: llvm
4636
4637       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4638       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4639       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4640
4641 .. _memoryops:
4642
4643 Memory Access and Addressing Operations
4644 ---------------------------------------
4645
4646 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4647 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4648 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4649 memory in LLVM.
4650
4651 .. _i_alloca:
4652
4653 '``alloca``' Instruction
4654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4655
4656 Syntax:
4657 """""""
4658
4659 ::
4660
4661       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4662
4663 Overview:
4664 """""""""
4665
4666 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4667 currently executing function, to be automatically released when this
4668 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4669 generic address space (address space zero).
4670
4671 Arguments:
4672 """"""""""
4673
4674 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4675 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4676 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4677 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4678 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4679 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4680 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4681 any convenient boundary compatible with the type.
4682
4683 '``type``' may be any sized type.
4684
4685 Semantics:
4686 """"""""""
4687
4688 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4689 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4690 memory is automatically released when the function returns. The
4691 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4692 variables that must have an address available. When the function returns
4693 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4694 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4695 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4696 is not specified.
4697
4698 Example:
4699 """"""""
4700
4701 .. code-block:: llvm
4702
4703       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4704       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4705       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4706       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4707
4708 .. _i_load:
4709
4710 '``load``' Instruction
4711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4712
4713 Syntax:
4714 """""""
4715
4716 ::
4717
4718       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4719       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4720       !<index> = !{ i32 1 }
4721
4722 Overview:
4723 """""""""
4724
4725 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4726
4727 Arguments:
4728 """"""""""
4729
4730 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4731 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4732 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4733 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4734 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4735 operations <volatile>`.
4736
4737 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4738 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4739 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4740 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4741 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4742 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4743 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4744 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4745 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4746 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4747 any defined semantics for atomic loads.
4748
4749 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4750 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4751 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4752 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4753 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4754 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4755 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4756
4757 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4758 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4759 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4760 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4761 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4762 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4763 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4764
4765 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4766 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4767 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4768 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4769 address points to memory which does not change value during program
4770 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4771 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4772
4773 Semantics:
4774 """"""""""
4775
4776 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4777 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4778 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4779 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4780 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4781 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4782 written using a store of the same type.
4783
4784 Examples:
4785 """""""""
4786
4787 .. code-block:: llvm
4788
4789       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4790       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4791       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4792
4793 .. _i_store:
4794
4795 '``store``' Instruction
4796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4797
4798 Syntax:
4799 """""""
4800
4801 ::
4802
4803       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4804       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4805
4806 Overview:
4807 """""""""
4808
4809 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4810
4811 Arguments:
4812 """"""""""
4813
4814 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4815 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4816 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4817 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4818 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4819 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4820 operations <volatile>`.
4821
4822 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4823 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4824 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4825 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4826 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4827 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4828 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4829 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4830 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4831 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4832 have any defined semantics for atomic stores.
4833
4834 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4835 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4836 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4837 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4838 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4839 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4840 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4841 safe.
4842
4843 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4844 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4845 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4846 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4847 be reused in the cache. The code generator may select special
4848 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4849 x86.
4850
4851 Semantics:
4852 """"""""""
4853
4854 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4855 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4856 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4857 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4858 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4859 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4860 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4861 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4862
4863 Example:
4864 """"""""
4865
4866 .. code-block:: llvm
4867
4868       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4869       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4870       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4871
4872 .. _i_fence:
4873
4874 '``fence``' Instruction
4875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4876
4877 Syntax:
4878 """""""
4879
4880 ::
4881
4882       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4883
4884 Overview:
4885 """""""""
4886
4887 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4888 between operations.
4889
4890 Arguments:
4891 """"""""""
4892
4893 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4894 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4895 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4896
4897 Semantics:
4898 """"""""""
4899
4900 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4901 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4902 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4903 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4904 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4905 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4906 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4907 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4908 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4909 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4910 *happens-before* edge.
4911
4912 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4913 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4914 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4915
4916 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4917 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4918 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4919
4920 Example:
4921 """"""""
4922
4923 .. code-block:: llvm
4924
4925       fence acquire                          ; yields {void}
4926       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4927
4928 .. _i_cmpxchg:
4929
4930 '``cmpxchg``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4944 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4945 equal, it stores a new value into the memory.
4946
4947 Arguments:
4948 """"""""""
4949
4950 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4951 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4952 address, and a new value to place at that address if the compared values
4953 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4954 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4955 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4956 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4957 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4958 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4959 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4960
4961 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4962 synchronizes with other atomic operations.
4963
4964 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4965 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4966 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4967 respect to all other code in the system.
4968
4969 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4970 equal to the size in memory of the operand.
4971
4972 Semantics:
4973 """"""""""
4974
4975 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4976 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4977 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4978 returned.
4979
4980 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4981 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4982 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4983 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4984
4985 Example:
4986 """"""""
4987
4988 .. code-block:: llvm
4989
4990     entry:
4991       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4992       br label %loop
4993
4994     loop:
4995       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4996       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4997       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4998       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4999       br i1 %success, label %done, label %loop
5000
5001     done:
5002       ...
5003
5004 .. _i_atomicrmw:
5005
5006 '``atomicrmw``' Instruction
5007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5008
5009 Syntax:
5010 """""""
5011
5012 ::
5013
5014       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
5015
5016 Overview:
5017 """""""""
5018
5019 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5020
5021 Arguments:
5022 """"""""""
5023
5024 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5025 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5026 operation. The operation must be one of the following keywords:
5027
5028 -  xchg
5029 -  add
5030 -  sub
5031 -  and
5032 -  nand
5033 -  or
5034 -  xor
5035 -  max
5036 -  min
5037 -  umax
5038 -  umin
5039
5040 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5041 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5042 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5043 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5044 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5045 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5046 operations <volatile>`.
5047
5048 Semantics:
5049 """"""""""
5050
5051 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5052 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5053 value at the location is returned. The modification is specified by the
5054 operation argument:
5055
5056 -  xchg: ``*ptr = val``
5057 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5058 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5059 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5060 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5061 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5062 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5063 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5064 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5065 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5066    comparison)
5067 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5068    comparison)
5069
5070 Example:
5071 """"""""
5072
5073 .. code-block:: llvm
5074
5075       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5076
5077 .. _i_getelementptr:
5078
5079 '``getelementptr``' Instruction
5080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5081
5082 Syntax:
5083 """""""
5084
5085 ::
5086
5087       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5088       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5089       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5090
5091 Overview:
5092 """""""""
5093
5094 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5095 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5096 address calculation only and does not access memory.
5097
5098 Arguments:
5099 """"""""""
5100
5101 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5102 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5103 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5104 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5105 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5106 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5107 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5108 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5109 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5110 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5111 would require loading the pointer before continuing calculation.
5112
5113 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5114 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5115 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5116 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5117 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5118 required to be constant. These integers are treated as signed values
5119 where relevant.
5120
5121 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5122 to LLVM:
5123
5124 .. code-block:: c
5125
5126     struct RT {
5127       char A;
5128       int B[10][20];
5129       char C;
5130     };
5131     struct ST {
5132       int X;
5133       double Y;
5134       struct RT Z;
5135     };
5136
5137     int *foo(struct ST *s) {
5138       return &s[1].Z.B[5][13];
5139     }
5140
5141 The LLVM code generated by Clang is:
5142
5143 .. code-block:: llvm
5144
5145     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5146     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5147
5148     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5149     entry:
5150       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5151       ret i32* %arrayidx
5152     }
5153
5154 Semantics:
5155 """"""""""
5156
5157 In the example above, the first index is indexing into the
5158 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5159 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5160 indexes into the third element of the structure, yielding a
5161 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5162 structure. The third index indexes into the second element of the
5163 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5164 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5165 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5166 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5167
5168 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5169 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5170 for the given testcase is equivalent to:
5171
5172 .. code-block:: llvm
5173
5174     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5175       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5176       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5177       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5178       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5179       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5180       ret i32* %t5
5181     }
5182
5183 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5184 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5185 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5186 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5187 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5188 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5189 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5190 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5191 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5192 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5193
5194 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5195 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5196 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5197 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5198 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5199 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5200 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5201 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5202 information.
5203
5204 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5205 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5206
5207 Example:
5208 """"""""
5209
5210 .. code-block:: llvm
5211
5212         ; yields [12 x i8]*:aptr
5213         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5214         ; yields i8*:vptr
5215         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5216         ; yields i8*:eptr
5217         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5218         ; yields i32*:iptr
5219         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5220
5221 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5222 must be a vector with the same number of elements. For example:
5223
5224 .. code-block:: llvm
5225
5226      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5227
5228 Conversion Operations
5229 ---------------------
5230
5231 The instructions in this category are the conversion instructions
5232 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5233 various bit conversions on the operand.
5234
5235 '``trunc .. to``' Instruction
5236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5237
5238 Syntax:
5239 """""""
5240
5241 ::
5242
5243       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5244
5245 Overview:
5246 """""""""
5247
5248 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5249
5250 Arguments:
5251 """"""""""
5252
5253 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5254 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5255 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5256 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5257 types are not allowed.
5258
5259 Semantics:
5260 """"""""""
5261
5262 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5263 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5264 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5265 It will always truncate bits.
5266
5267 Example:
5268 """"""""
5269
5270 .. code-block:: llvm
5271
5272       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5273       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5274       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5275       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5276
5277 '``zext .. to``' Instruction
5278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5279
5280 Syntax:
5281 """""""
5282
5283 ::
5284
5285       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5286
5287 Overview:
5288 """""""""
5289
5290 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5291
5292 Arguments:
5293 """"""""""
5294
5295 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5296 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5297 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5298 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5299
5300 Semantics:
5301 """"""""""
5302
5303 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5304 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5305
5306 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5307
5308 Example:
5309 """"""""
5310
5311 .. code-block:: llvm
5312
5313       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5314       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5315       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5316
5317 '``sext .. to``' Instruction
5318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5319
5320 Syntax:
5321 """""""
5322
5323 ::
5324
5325       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5326
5327 Overview:
5328 """""""""
5329
5330 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5331
5332 Arguments:
5333 """"""""""
5334
5335 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5336 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5337 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5338 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5339
5340 Semantics:
5341 """"""""""
5342
5343 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5344 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5345 of the type ``ty2``.
5346
5347 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5348
5349 Example:
5350 """"""""
5351
5352 .. code-block:: llvm
5353
5354       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5355       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5356       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5357
5358 '``fptrunc .. to``' Instruction
5359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5360
5361 Syntax:
5362 """""""
5363
5364 ::
5365
5366       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5367
5368 Overview:
5369 """""""""
5370
5371 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5372
5373 Arguments:
5374 """"""""""
5375
5376 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5377 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5378 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5379 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5380
5381 Semantics:
5382 """"""""""
5383
5384 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5385 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5386 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5387 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5388
5389 Example:
5390 """"""""
5391
5392 .. code-block:: llvm
5393
5394       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5395       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5396
5397 '``fpext .. to``' Instruction
5398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5399
5400 Syntax:
5401 """""""
5402
5403 ::
5404
5405       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5406
5407 Overview:
5408 """""""""
5409
5410 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5411 point value.
5412
5413 Arguments:
5414 """"""""""
5415
5416 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5417 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5418 to. The source type must be smaller than the destination type.
5419
5420 Semantics:
5421 """"""""""
5422
5423 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5424 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5425 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5426 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5427 *no-op cast* for a floating point cast.
5428
5429 Example:
5430 """"""""
5431
5432 .. code-block:: llvm
5433
5434       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5435       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5436
5437 '``fptoui .. to``' Instruction
5438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5439
5440 Syntax:
5441 """""""
5442
5443 ::
5444
5445       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5446
5447 Overview:
5448 """""""""
5449
5450 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5451 integer equivalent of type ``ty2``.
5452
5453 Arguments:
5454 """"""""""
5455
5456 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5457 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5458 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5459 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5460 type with the same number of elements as ``ty``
5461
5462 Semantics:
5463 """"""""""
5464
5465 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5466 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5467 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5468 are undefined.
5469
5470 Example:
5471 """"""""
5472
5473 .. code-block:: llvm
5474
5475       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5476       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5477       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5478
5479 '``fptosi .. to``' Instruction
5480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5481
5482 Syntax:
5483 """""""
5484
5485 ::
5486
5487       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5488
5489 Overview:
5490 """""""""
5491
5492 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5493 ``value`` to type ``ty2``.
5494
5495 Arguments:
5496 """"""""""
5497
5498 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5499 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5500 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5501 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5502 type with the same number of elements as ``ty``
5503
5504 Semantics:
5505 """"""""""
5506
5507 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5508 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5509 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5510 are undefined.
5511
5512 Example:
5513 """"""""
5514
5515 .. code-block:: llvm
5516
5517       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5518       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5519       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5520
5521 '``uitofp .. to``' Instruction
5522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5523
5524 Syntax:
5525 """""""
5526
5527 ::
5528
5529       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5530
5531 Overview:
5532 """""""""
5533
5534 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5535 and converts that value to the ``ty2`` type.
5536
5537 Arguments:
5538 """"""""""
5539
5540 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5541 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5542 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5543 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5544 type with the same number of elements as ``ty``
5545
5546 Semantics:
5547 """"""""""
5548
5549 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5550 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5551 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5552 are undefined.
5553
5554 Example:
5555 """"""""
5556
5557 .. code-block:: llvm
5558
5559       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5560       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5561
5562 '``sitofp .. to``' Instruction
5563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5564
5565 Syntax:
5566 """""""
5567
5568 ::
5569
5570       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5571
5572 Overview:
5573 """""""""
5574
5575 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5576 converts that value to the ``ty2`` type.
5577
5578 Arguments:
5579 """"""""""
5580
5581 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5582 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5583 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5584 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5585 type with the same number of elements as ``ty``
5586
5587 Semantics:
5588 """"""""""
5589
5590 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5591 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5592 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5593 undefined.
5594
5595 Example:
5596 """"""""
5597
5598 .. code-block:: llvm
5599
5600       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5601       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5602
5603 .. _i_ptrtoint:
5604
5605 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5607
5608 Syntax:
5609 """""""
5610
5611 ::
5612
5613       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5614
5615 Overview:
5616 """""""""
5617
5618 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5619 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5620
5621 Arguments:
5622 """"""""""
5623
5624 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5625 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5626 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5627 a vector of integers type.
5628
5629 Semantics:
5630 """"""""""
5631
5632 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5633 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5634 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5635 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5636 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5637 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5638 change.
5639
5640 Example:
5641 """"""""
5642
5643 .. code-block:: llvm
5644
5645       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5646       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5647       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5648
5649 .. _i_inttoptr:
5650
5651 '``inttoptr .. to``' Instruction
5652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5653
5654 Syntax:
5655 """""""
5656
5657 ::
5658
5659       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5660
5661 Overview:
5662 """""""""
5663
5664 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5665 pointer type, ``ty2``.
5666
5667 Arguments:
5668 """"""""""
5669
5670 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5671 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5672 type.
5673
5674 Semantics:
5675 """"""""""
5676
5677 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5678 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5679 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5680 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5681 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5682 nothing is done (*no-op cast*).
5683
5684 Example:
5685 """"""""
5686
5687 .. code-block:: llvm
5688
5689       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5690       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5691       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5692       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5693
5694 .. _i_bitcast:
5695
5696 '``bitcast .. to``' Instruction
5697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5698
5699 Syntax:
5700 """""""
5701
5702 ::
5703
5704       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5705
5706 Overview:
5707 """""""""
5708
5709 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5710 changing any bits.
5711
5712 Arguments:
5713 """"""""""
5714
5715 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5716 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5717 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5718 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5719 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5720 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5721 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5722 long as they have the same size).
5723
5724 Semantics:
5725 """"""""""
5726
5727 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5728 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5729 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5730 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5731 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5732 pointers) types with the same address space through this instruction.
5733 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5734 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5735
5736 Example:
5737 """"""""
5738
5739 .. code-block:: llvm
5740
5741       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5742       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5743       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5744       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5745
5746 .. _i_addrspacecast:
5747
5748 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5750
5751 Syntax:
5752 """""""
5753
5754 ::
5755
5756       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5757
5758 Overview:
5759 """""""""
5760
5761 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5762 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5763
5764 Arguments:
5765 """"""""""
5766
5767 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5768 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5769 address space.
5770
5771 Semantics:
5772 """"""""""
5773
5774 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5775 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5776 value modification, depending on the target and the address space
5777 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5778 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5779 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5780 location.
5781
5782 Example:
5783 """"""""
5784
5785 .. code-block:: llvm
5786
5787       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5788       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5789       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5790
5791 .. _otherops:
5792
5793 Other Operations
5794 ----------------
5795
5796 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5797 which defy better classification.
5798
5799 .. _i_icmp:
5800
5801 '``icmp``' Instruction
5802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5803
5804 Syntax:
5805 """""""
5806
5807 ::
5808
5809       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5810
5811 Overview:
5812 """""""""
5813
5814 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5815 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5816 pointer, or pointer vector operands.
5817
5818 Arguments:
5819 """"""""""
5820
5821 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5822 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5823 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5824
5825 #. ``eq``: equal
5826 #. ``ne``: not equal
5827 #. ``ugt``: unsigned greater than
5828 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5829 #. ``ult``: unsigned less than
5830 #. ``ule``: unsigned less or equal
5831 #. ``sgt``: signed greater than
5832 #. ``sge``: signed greater or equal
5833 #. ``slt``: signed less than
5834 #. ``sle``: signed less or equal
5835
5836 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5837 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5838 must also be identical types.
5839
5840 Semantics:
5841 """"""""""
5842
5843 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5844 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5845 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5846
5847 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5848    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5849 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5850    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5851 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5852    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5853 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5854    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5855 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5856    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5857 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5858    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5859 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5860    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5861 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5862    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5863 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5864    if ``op1`` is less than ``op2``.
5865 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5866    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5867
5868 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5869 are compared as if they were integers.
5870
5871 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5872 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5873 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5874
5875 Example:
5876 """"""""
5877
5878 .. code-block:: llvm
5879
5880       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5881       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5882       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5883       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5884       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5885       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5886
5887 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5888 ``icmp`` instruction.
5889
5890 .. _i_fcmp:
5891
5892 '``fcmp``' Instruction
5893 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5894
5895 Syntax:
5896 """""""
5897
5898 ::
5899
5900       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5901
5902 Overview:
5903 """""""""
5904
5905 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5906 values based on comparison of its operands.
5907
5908 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5909 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5910
5911 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5912 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5913 compared.
5914
5915 Arguments:
5916 """"""""""
5917
5918 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5919 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5920 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5921
5922 #. ``false``: no comparison, always returns false
5923 #. ``oeq``: ordered and equal
5924 #. ``ogt``: ordered and greater than
5925 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5926 #. ``olt``: ordered and less than
5927 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5928 #. ``one``: ordered and not equal
5929 #. ``ord``: ordered (no nans)
5930 #. ``ueq``: unordered or equal
5931 #. ``ugt``: unordered or greater than
5932 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5933 #. ``ult``: unordered or less than
5934 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5935 #. ``une``: unordered or not equal
5936 #. ``uno``: unordered (either nans)
5937 #. ``true``: no comparison, always returns true
5938
5939 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5940 that either operand may be a QNAN.
5941
5942 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5943 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5944 type. They must have identical types.
5945
5946 Semantics:
5947 """"""""""
5948
5949 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5950 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5951 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5952 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5953
5954 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5955 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5956    is equal to ``op2``.
5957 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5958    is greater than ``op2``.
5959 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5960    is greater than or equal to ``op2``.
5961 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5962    is less than ``op2``.
5963 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5964    is less than or equal to ``op2``.
5965 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5966    is not equal to ``op2``.
5967 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5968 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5969    equal to ``op2``.
5970 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5971    greater than ``op2``.
5972 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5973    greater than or equal to ``op2``.
5974 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5975    less than ``op2``.
5976 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5977    less than or equal to ``op2``.
5978 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5979    not equal to ``op2``.
5980 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5981 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5982
5983 Example:
5984 """"""""
5985
5986 .. code-block:: llvm
5987
5988       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5989       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5990       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5991       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5992
5993 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5994 ``fcmp`` instruction.
5995
5996 .. _i_phi:
5997
5998 '``phi``' Instruction
5999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6000
6001 Syntax:
6002 """""""
6003
6004 ::
6005
6006       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6007
6008 Overview:
6009 """""""""
6010
6011 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6012 graph representing the function.
6013
6014 Arguments:
6015 """"""""""
6016
6017 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6018 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6019 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6020 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6021 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6022 label arguments.
6023
6024 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6025 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6026 block.
6027
6028 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6029 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6030 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6031 instruction's return value on the same edge).
6032
6033 Semantics:
6034 """"""""""
6035
6036 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6037 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6038 executed just prior to the current block.
6039
6040 Example:
6041 """"""""
6042
6043 .. code-block:: llvm
6044
6045     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6046       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6047       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6048       br label %Loop
6049
6050 .. _i_select:
6051
6052 '``select``' Instruction
6053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6054
6055 Syntax:
6056 """""""
6057
6058 ::
6059
6060       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6061
6062       selty is either i1 or {<N x i1>}
6063
6064 Overview:
6065 """""""""
6066
6067 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6068 condition, without branching.
6069
6070 Arguments:
6071 """"""""""
6072
6073 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6074 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6075 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6076 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6077 elements.
6078
6079 Semantics:
6080 """"""""""
6081
6082 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6083 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6084 argument.
6085
6086 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6087 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6088
6089 Example:
6090 """"""""
6091
6092 .. code-block:: llvm
6093
6094       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6095
6096 .. _i_call:
6097
6098 '``call``' Instruction
6099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6100
6101 Syntax:
6102 """""""
6103
6104 ::
6105
6106       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6107
6108 Overview:
6109 """""""""
6110
6111 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6112
6113 Arguments:
6114 """"""""""
6115
6116 This instruction requires several arguments:
6117
6118 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6119    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6120    be marked "tail" even if they do not occur before a
6121    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6122    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6123    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6124    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6125    automatic `sibling call
6126    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6127    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6128    when the following extra requirements are met:
6129
6130    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6131    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6132       uses value of call or is void).
6133    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6134       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6135    -  `Platform specific constraints are
6136       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6137
6138 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6139    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6140    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6141    calling convention of the call must match the calling convention of
6142    the target function, or else the behavior is undefined.
6143 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6144    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6145    are valid here.
6146 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6147    type of the return value. Functions that return no value are marked
6148    ``void``.
6149 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6150    being invoked. The argument types must match the types implied by
6151    this signature. This type can be omitted if the function is not
6152    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6153    function.
6154 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6155    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6156    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6157    to function value.
6158 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6159    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6160    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6161    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6162    extra arguments can be specified.
6163 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6164    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6165    attributes are valid here.
6166
6167 Semantics:
6168 """"""""""
6169
6170 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6171 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6172 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6173 flow continues with the instruction after the function call, and the
6174 return value of the function is bound to the result argument.
6175
6176 Example:
6177 """"""""
6178
6179 .. code-block:: llvm
6180
6181       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6182       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6183       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6184       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6185       call void %foo(i8 97 signext)
6186
6187       %struct.A = type { i32, i8 }
6188       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6189       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6190       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6191       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6192       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6193
6194 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6195 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6196 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6197 This is something we'd like to change in the future to provide better
6198 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6199
6200 .. _i_va_arg:
6201
6202 '``va_arg``' Instruction
6203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6204
6205 Syntax:
6206 """""""
6207
6208 ::
6209
6210       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6211
6212 Overview:
6213 """""""""
6214
6215 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6216 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6217 the ``va_arg`` macro in C.
6218
6219 Arguments:
6220 """"""""""
6221
6222 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6223 argument. It returns a value of the specified argument type and
6224 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6225 type of ``va_list`` is target specific.
6226
6227 Semantics:
6228 """"""""""
6229
6230 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6231 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6232 the next argument. For more information, see the variable argument
6233 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6234
6235 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6236 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6237 function.
6238
6239 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6240 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6241
6242 Example:
6243 """"""""
6244
6245 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6246
6247 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6248 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6249 types on any target.
6250
6251 .. _i_landingpad:
6252
6253 '``landingpad``' Instruction
6254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6255
6256 Syntax:
6257 """""""
6258
6259 ::
6260
6261       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6262       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6263
6264       <clause> := catch <type> <value>
6265       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6266
6267 Overview:
6268 """""""""
6269
6270 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6271 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6272 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6273 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6274 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6275 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6276
6277 Arguments:
6278 """"""""""
6279
6280 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6281 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6282 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6283
6284 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6285 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6286 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6287 clause takes an array constant as its argument. Use
6288 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6289 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6290 the ``cleanup`` flag.
6291
6292 Semantics:
6293 """"""""""
6294
6295 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6296 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6297 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6298 calling conventions, how the personality function results are
6299 represented in LLVM IR is target specific.
6300
6301 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6302 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6303 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6304 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6305 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6306 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6307 unwinding continues further up the call stack.
6308
6309 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6310
6311 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6312    of an '``invoke``' instruction.
6313 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6314    first non-PHI instruction.
6315 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6316    pad block.
6317 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6318    '``landingpad``' instruction.
6319 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6320    personality function.
6321
6322 Example:
6323 """"""""
6324
6325 .. code-block:: llvm
6326
6327       ;; A landing pad which can catch an integer.
6328       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6329                catch i8** @_ZTIi
6330       ;; A landing pad that is a cleanup.
6331       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6332                cleanup
6333       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6334       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6335                catch i8** @_ZTIi
6336                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6337
6338 .. _intrinsics:
6339
6340 Intrinsic Functions
6341 ===================
6342
6343 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6344 have well known names and semantics and are required to follow certain
6345 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6346 for the LLVM language that does not require changing all of the
6347 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6348 reader/writer, the parser, etc...).
6349
6350 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6351 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6352 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6353 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6354 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6355 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6356 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6357 are added that they be documented here.
6358
6359 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6360 represents a family of functions that perform the same operation but on
6361 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6362 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6363 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6364 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6365 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6366 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6367 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6368 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6369 argument or the result.
6370
6371 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6372 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6373 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6374 whose type is matched against another type do not. For example, the
6375 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6376 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6377 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6378 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6379 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6380 type is matched against the return type, it does not require its own
6381 name suffix.
6382
6383 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6384 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6385
6386 .. _int_varargs:
6387
6388 Variable Argument Handling Intrinsics
6389 -------------------------------------
6390
6391 Variable argument support is defined in LLVM with the
6392 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6393 functions. These functions are related to the similarly named macros
6394 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6395
6396 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6397 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6398 does not define what this type is, so all transformations should be
6399 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6400
6401 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6402 variable argument handling intrinsic functions are used.
6403
6404 .. code-block:: llvm
6405
6406     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6407       ; Initialize variable argument processing
6408       %ap = alloca i8*
6409       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6410       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6411
6412       ; Read a single integer argument
6413       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6414
6415       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6416       %aq = alloca i8*
6417       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6418       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6419       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6420
6421       ; Stop processing of arguments.
6422       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6423       ret i32 %tmp
6424     }
6425
6426     declare void @llvm.va_start(i8*)
6427     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6428     declare void @llvm.va_end(i8*)
6429
6430 .. _int_va_start:
6431
6432 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6434
6435 Syntax:
6436 """""""
6437
6438 ::
6439
6440       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6441
6442 Overview:
6443 """""""""
6444
6445 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6446 subsequent use by ``va_arg``.
6447
6448 Arguments:
6449 """"""""""
6450
6451 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6452
6453 Semantics:
6454 """"""""""
6455
6456 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6457 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6458 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6459 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6460 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6461 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6462 that out.
6463
6464 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6466
6467 Syntax:
6468 """""""
6469
6470 ::
6471
6472       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6473
6474 Overview:
6475 """""""""
6476
6477 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6478 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6479
6480 Arguments:
6481 """"""""""
6482
6483 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6484
6485 Semantics:
6486 """"""""""
6487
6488 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6489 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6490 element to which the argument points. Calls to
6491 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6492 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6493 ``llvm.va_end``.
6494
6495 .. _int_va_copy:
6496
6497 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6511 from the source argument list to the destination argument list.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6517 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6518
6519 Semantics:
6520 """"""""""
6521
6522 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6523 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6524 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6525 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6526 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6527
6528 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6529 --------------------------------------
6530
6531 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6532 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6533 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6534 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6535 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6536 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6537 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6538 details, see `Accurate Garbage Collection with
6539 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6540
6541 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6542 address space (address space zero).
6543
6544 .. _int_gcroot:
6545
6546 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6548
6549 Syntax:
6550 """""""
6551
6552 ::
6553
6554       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6555
6556 Overview:
6557 """""""""
6558
6559 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6560 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6561
6562 Arguments:
6563 """"""""""
6564
6565 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6566 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6567 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6568 root.
6569
6570 Semantics:
6571 """"""""""
6572
6573 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6574 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6575 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6576 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6577 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6578
6579 .. _int_gcread:
6580
6581 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6583
6584 Syntax:
6585 """""""
6586
6587 ::
6588
6589       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6590
6591 Overview:
6592 """""""""
6593
6594 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6595 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6596 barriers.
6597
6598 Arguments:
6599 """"""""""
6600
6601 The second argument is the address to read from, which should be an
6602 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6603 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6604 runtime (otherwise null).
6605
6606 Semantics:
6607 """"""""""
6608
6609 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6610 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6611 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6612 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6613 algorithm <gc>`.
6614
6615 .. _int_gcwrite:
6616
6617 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6619
6620 Syntax:
6621 """""""
6622
6623 ::
6624
6625       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6626
6627 Overview:
6628 """""""""
6629
6630 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6631 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6632 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6633
6634 Arguments:
6635 """"""""""
6636
6637 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6638 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6639 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6640 object, Obj may be null.
6641
6642 Semantics:
6643 """"""""""
6644
6645 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6646 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6647 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6648 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6649 algorithm <gc>`.
6650
6651 Code Generator Intrinsics
6652 -------------------------
6653
6654 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6655 may only be implemented with code generator support.
6656
6657 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6659
6660 Syntax:
6661 """""""
6662
6663 ::
6664
6665       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6666
6667 Overview:
6668 """""""""
6669
6670 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6671 target-specific value indicating the return address of the current
6672 function or one of its callers.
6673
6674 Arguments:
6675 """"""""""
6676
6677 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6678 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6679 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6680 value.
6681
6682 Semantics:
6683 """"""""""
6684
6685 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6686 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6687 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6688 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6689 used for debugging purposes.
6690
6691 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6692 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6693 of the obvious source-language caller.
6694
6695 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6697
6698 Syntax:
6699 """""""
6700
6701 ::
6702
6703       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6704
6705 Overview:
6706 """""""""
6707
6708 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6709 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6710
6711 Arguments:
6712 """"""""""
6713
6714 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6715 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6716 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6717 value.
6718
6719 Semantics:
6720 """"""""""
6721
6722 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6723 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6724 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6725 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6726 used for debugging purposes.
6727
6728 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6729 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6730 of the obvious source-language caller.
6731
6732 .. _int_stacksave:
6733
6734 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6736
6737 Syntax:
6738 """""""
6739
6740 ::
6741
6742       declare i8* @llvm.stacksave()
6743
6744 Overview:
6745 """""""""
6746
6747 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6748 of the function stack, for use with
6749 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6750 implementing language features like scoped automatic variable sized
6751 arrays in C99.
6752
6753 Semantics:
6754 """"""""""
6755
6756 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6757 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6758 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6759 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6760 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6761 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6762 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6763
6764 .. _int_stackrestore:
6765
6766 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6768
6769 Syntax:
6770 """""""
6771
6772 ::
6773
6774       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6775
6776 Overview:
6777 """""""""
6778
6779 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6780 the function stack to the state it was in when the corresponding
6781 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6782 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6783 sized arrays in C99.
6784
6785 Semantics:
6786 """"""""""
6787
6788 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6789
6790 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6792
6793 Syntax:
6794 """""""
6795
6796 ::
6797
6798       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6799
6800 Overview:
6801 """""""""
6802
6803 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6804 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6805 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6806 its performance characteristics.
6807
6808 Arguments:
6809 """"""""""
6810
6811 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6812 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6813 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6814 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6815 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6816 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6817 arguments must be constant integers.
6818
6819 Semantics:
6820 """"""""""
6821
6822 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6823 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6824 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6825 the processor cache for better performance.
6826
6827 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6829
6830 Syntax:
6831 """""""
6832
6833 ::
6834
6835       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6836
6837 Overview:
6838 """""""""
6839
6840 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6841 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6842 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6843 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6844 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6845 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6846 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6847 allow correlations of simulation runs.
6848
6849 Arguments:
6850 """"""""""
6851
6852 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6853
6854 Semantics:
6855 """"""""""
6856
6857 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6858 that do not support this intrinsic may ignore it.
6859
6860 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6862
6863 Syntax:
6864 """""""
6865
6866 ::
6867
6868       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6869
6870 Overview:
6871 """""""""
6872
6873 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6874 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6875 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6876 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6877 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6878 timings.
6879
6880 Semantics:
6881 """"""""""
6882
6883 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6884 memory. Implementations are allowed to either return a application
6885 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6886 is lowered to a constant 0.
6887
6888 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6889 running at and the host platform.
6890
6891 Standard C Library Intrinsics
6892 -----------------------------
6893
6894 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6895 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6896 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6897 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6898
6899 .. _int_memcpy:
6900
6901 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6903
6904 Syntax:
6905 """""""
6906
6907 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6908 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6909 support all bit widths however.
6910
6911 ::
6912
6913       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6914                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6915       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6916                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6917
6918 Overview:
6919 """""""""
6920
6921 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6922 source location to the destination location.
6923
6924 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6925 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6926 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6927
6928 Arguments:
6929 """"""""""
6930
6931 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6932 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6933 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6934 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6935 boolean indicating a volatile access.
6936
6937 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6938 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6939 are aligned to that boundary.
6940
6941 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6942 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6943 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6944
6945 Semantics:
6946 """"""""""
6947
6948 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6949 source location to the destination location, which are not allowed to
6950 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6951 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6952 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6953
6954 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6956
6957 Syntax:
6958 """""""
6959
6960 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6961 bit width and for different address space. Not all targets support all
6962 bit widths however.
6963
6964 ::
6965
6966       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6967                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6968       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6969                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6970
6971 Overview:
6972 """""""""
6973
6974 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6975 source location to the destination location. It is similar to the
6976 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6977 overlap.
6978
6979 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6980 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6981 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6982
6983 Arguments:
6984 """"""""""
6985
6986 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6987 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6988 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6989 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6990 boolean indicating a volatile access.
6991
6992 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6993 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6994 aligned to that boundary.
6995
6996 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6997 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6998 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6999
7000 Semantics:
7001 """"""""""
7002
7003 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7004 source location to the destination location, which may overlap. It
7005 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7006 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7007 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7008
7009 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7011
7012 Syntax:
7013 """""""
7014
7015 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7016 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7017 support all bit widths.
7018
7019 ::
7020
7021       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7022                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7023       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7024                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7025
7026 Overview:
7027 """""""""
7028
7029 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7030 particular byte value.
7031
7032 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7033 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7034 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7035
7036 Arguments:
7037 """"""""""
7038
7039 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7040 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7041 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7042 argument is the known alignment of the destination location.
7043
7044 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7045 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7046 that boundary.
7047
7048 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7049 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7050 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7051
7052 Semantics:
7053 """"""""""
7054
7055 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7056 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7057 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7058 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7059
7060 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7062
7063 Syntax:
7064 """""""
7065
7066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7067 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7068 all types however.
7069
7070 ::
7071
7072       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7073       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7074       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7075       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7076       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7077
7078 Overview:
7079 """""""""
7080
7081 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7082 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7083 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7084 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7085 because there is no need to worry about errno being set).
7086 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7087
7088 Arguments:
7089 """"""""""
7090
7091 The argument and return value are floating point numbers of the same
7092 type.
7093
7094 Semantics:
7095 """"""""""
7096
7097 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7098 nonnegative floating point number.
7099
7100 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7102
7103 Syntax:
7104 """""""
7105
7106 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7107 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7108 all types however.
7109
7110 ::
7111
7112       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7113       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7114       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7115       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7116       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7117
7118 Overview:
7119 """""""""
7120
7121 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7122 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7123 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7124 used, the second argument remains a scalar integer value.
7125
7126 Arguments:
7127 """"""""""
7128
7129 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7130 raise to that power.
7131
7132 Semantics:
7133 """"""""""
7134
7135 This function returns the first value raised to the second power with an
7136 unspecified sequence of rounding operations.
7137
7138 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7140
7141 Syntax:
7142 """""""
7143
7144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7145 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7146 all types however.
7147
7148 ::
7149
7150       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7151       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7152       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7153       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7154       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7155
7156 Overview:
7157 """""""""
7158
7159 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7160
7161 Arguments:
7162 """"""""""
7163
7164 The argument and return value are floating point numbers of the same
7165 type.
7166
7167 Semantics:
7168 """"""""""
7169
7170 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7171 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7172 conditions in the same way.
7173
7174 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7176
7177 Syntax:
7178 """""""
7179
7180 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7181 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7182 all types however.
7183
7184 ::
7185
7186       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7187       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7188       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7189       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7190       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7191
7192 Overview:
7193 """""""""
7194
7195 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7196
7197 Arguments:
7198 """"""""""
7199
7200 The argument and return value are floating point numbers of the same
7201 type.
7202
7203 Semantics:
7204 """"""""""
7205
7206 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7207 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7208 conditions in the same way.
7209
7210 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7212
7213 Syntax:
7214 """""""
7215
7216 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7217 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7218 all types however.
7219
7220 ::
7221
7222       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7223       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7224       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7225       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7226       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7227
7228 Overview:
7229 """""""""
7230
7231 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7232 specified (positive or negative) power.
7233
7234 Arguments:
7235 """"""""""
7236
7237 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7238 to raise to that power.
7239
7240 Semantics:
7241 """"""""""
7242
7243 This function returns the first value raised to the second power,
7244 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7245 handles error conditions in the same way.
7246
7247 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7249
7250 Syntax:
7251 """""""
7252
7253 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7254 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7255 all types however.
7256
7257 ::
7258
7259       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7260       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7261       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7262       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7263       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7264
7265 Overview:
7266 """""""""
7267
7268 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7269
7270 Arguments:
7271 """"""""""
7272
7273 The argument and return value are floating point numbers of the same
7274 type.
7275
7276 Semantics:
7277 """"""""""
7278
7279 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7280 would, and handles error conditions in the same way.
7281
7282 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7284
7285 Syntax:
7286 """""""
7287
7288 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7289 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7290 all types however.
7291
7292 ::
7293
7294       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7295       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7296       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7297       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7298       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7299
7300 Overview:
7301 """""""""
7302
7303 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7304
7305 Arguments:
7306 """"""""""
7307
7308 The argument and return value are floating point numbers of the same
7309 type.
7310
7311 Semantics:
7312 """"""""""
7313
7314 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7315 would, and handles error conditions in the same way.
7316
7317 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7319
7320 Syntax:
7321 """""""
7322
7323 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7324 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7325 all types however.
7326
7327 ::
7328
7329       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7330       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7331       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7332       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7333       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7334
7335 Overview:
7336 """""""""
7337
7338 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7339
7340 Arguments:
7341 """"""""""
7342
7343 The argument and return value are floating point numbers of the same
7344 type.
7345
7346 Semantics:
7347 """"""""""
7348
7349 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7350 would, and handles error conditions in the same way.
7351
7352 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7354
7355 Syntax:
7356 """""""
7357
7358 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7359 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7360 all types however.
7361
7362 ::
7363
7364       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7365       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7366       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7367       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7368       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7369
7370 Overview:
7371 """""""""
7372
7373 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7374
7375 Arguments:
7376 """"""""""
7377
7378 The argument and return value are floating point numbers of the same
7379 type.
7380
7381 Semantics:
7382 """"""""""
7383
7384 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7385 would, and handles error conditions in the same way.
7386
7387 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7389
7390 Syntax:
7391 """""""
7392
7393 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7394 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7395 all types however.
7396
7397 ::
7398
7399       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7400       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7401       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7402       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7403       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7404
7405 Overview:
7406 """""""""
7407
7408 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7409
7410 Arguments:
7411 """"""""""
7412
7413 The argument and return value are floating point numbers of the same
7414 type.
7415
7416 Semantics:
7417 """"""""""
7418
7419 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7420 would, and handles error conditions in the same way.
7421
7422 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7424
7425 Syntax:
7426 """""""
7427
7428 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7429 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7430 all types however.
7431
7432 ::
7433
7434       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7435       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7436       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7437       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7438       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7439
7440 Overview:
7441 """""""""
7442
7443 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7444 operation.
7445
7446 Arguments:
7447 """"""""""
7448
7449 The argument and return value are floating point numbers of the same
7450 type.
7451
7452 Semantics:
7453 """"""""""
7454
7455 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7456 would.
7457
7458 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7460
7461 Syntax:
7462 """""""
7463
7464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7465 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7466 all types however.
7467
7468 ::
7469
7470       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7471       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7472       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7473       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7474       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7475
7476 Overview:
7477 """""""""
7478
7479 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7480 operand.
7481
7482 Arguments:
7483 """"""""""
7484
7485 The argument and return value are floating point numbers of the same
7486 type.
7487
7488 Semantics:
7489 """"""""""
7490
7491 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7492 would, and handles error conditions in the same way.
7493
7494 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7496
7497 Syntax:
7498 """""""
7499
7500 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7501 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7502 all types however.
7503
7504 ::
7505
7506       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7507       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7508       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7509       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7510       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7511
7512 Overview:
7513 """""""""
7514
7515 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7516 first operand and the sign of the second operand.
7517
7518 Arguments:
7519 """"""""""
7520
7521 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7522 type.
7523
7524 Semantics:
7525 """"""""""
7526
7527 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7528 functions would, and handles error conditions in the same way.
7529
7530 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7532
7533 Syntax:
7534 """""""
7535
7536 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7537 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7538 all types however.
7539
7540 ::
7541
7542       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7543       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7544       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7545       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7546       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7547
7548 Overview:
7549 """""""""
7550
7551 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7552
7553 Arguments:
7554 """"""""""
7555
7556 The argument and return value are floating point numbers of the same
7557 type.
7558
7559 Semantics:
7560 """"""""""
7561
7562 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7563 would, and handles error conditions in the same way.
7564
7565 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7567
7568 Syntax:
7569 """""""
7570
7571 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7572 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7573 all types however.
7574
7575 ::
7576
7577       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7578       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7579       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7580       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7581       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7582
7583 Overview:
7584 """""""""
7585
7586 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7587
7588 Arguments:
7589 """"""""""
7590
7591 The argument and return value are floating point numbers of the same
7592 type.
7593
7594 Semantics:
7595 """"""""""
7596
7597 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7598 would, and handles error conditions in the same way.
7599
7600 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7602
7603 Syntax:
7604 """""""
7605
7606 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7607 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7608 all types however.
7609
7610 ::
7611
7612       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7613       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7614       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7615       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7616       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7617
7618 Overview:
7619 """""""""
7620
7621 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7622 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7623
7624 Arguments:
7625 """"""""""
7626
7627 The argument and return value are floating point numbers of the same
7628 type.
7629
7630 Semantics:
7631 """"""""""
7632
7633 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7634 would, and handles error conditions in the same way.
7635
7636 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7638
7639 Syntax:
7640 """""""
7641
7642 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7643 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7644 all types however.
7645
7646 ::
7647
7648       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7649       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7650       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7651       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7652       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7653
7654 Overview:
7655 """""""""
7656
7657 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7658 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7659 operand isn't an integer.
7660
7661 Arguments:
7662 """"""""""
7663
7664 The argument and return value are floating point numbers of the same
7665 type.
7666
7667 Semantics:
7668 """"""""""
7669
7670 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7671 would, and handles error conditions in the same way.
7672
7673 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7675
7676 Syntax:
7677 """""""
7678
7679 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7680 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7681 all types however.
7682
7683 ::
7684
7685       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7686       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7687       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7688       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7689       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7690
7691 Overview:
7692 """""""""
7693
7694 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7695 nearest integer.
7696
7697 Arguments:
7698 """"""""""
7699
7700 The argument and return value are floating point numbers of the same
7701 type.
7702
7703 Semantics:
7704 """"""""""
7705
7706 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7707 functions would, and handles error conditions in the same way.
7708
7709 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7711
7712 Syntax:
7713 """""""
7714
7715 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7716 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7717 all types however.
7718
7719 ::
7720
7721       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7722       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7723       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7724       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7725       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7726
7727 Overview:
7728 """""""""
7729
7730 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7731 nearest integer.
7732
7733 Arguments:
7734 """"""""""
7735
7736 The argument and return value are floating point numbers of the same
7737 type.
7738
7739 Semantics:
7740 """"""""""
7741
7742 This function returns the same values as the libm ``round``
7743 functions would, and handles error conditions in the same way.
7744
7745 Bit Manipulation Intrinsics
7746 ---------------------------
7747
7748 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7749 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7750
7751 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7753
7754 Syntax:
7755 """""""
7756
7757 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7758 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7759
7760 ::
7761
7762       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7763       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7764       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7765
7766 Overview:
7767 """""""""
7768
7769 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7770 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7771 These are useful for performing operations on data that is not in the
7772 target's native byte order.
7773
7774 Semantics:
7775 """"""""""
7776
7777 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7778 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7779 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7780 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7781 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7782 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7783 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7784 respectively).
7785
7786 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7788
7789 Syntax:
7790 """""""
7791
7792 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7793 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7794 support all bit widths or vector types, however.
7795
7796 ::
7797
7798       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7799       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7800       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7801       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7802       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7803       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7804
7805 Overview:
7806 """""""""
7807
7808 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7809 in a value.
7810
7811 Arguments:
7812 """"""""""
7813
7814 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7815 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7816 match the argument type.
7817
7818 Semantics:
7819 """"""""""
7820
7821 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7822 each element of a vector.
7823
7824 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7826
7827 Syntax:
7828 """""""
7829
7830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7831 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7832 targets support all bit widths or vector types, however.
7833
7834 ::
7835
7836       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7837       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7838       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7839       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7840       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7841       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7842
7843 Overview:
7844 """""""""
7845
7846 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7847 leading zeros in a variable.
7848
7849 Arguments:
7850 """"""""""
7851
7852 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7853 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7854 type must match the first argument type.
7855
7856 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7857 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7858 defined result. Historically some architectures did not provide a
7859 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7860 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7861
7862 Semantics:
7863 """"""""""
7864
7865 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7866 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7867 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7868 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7869 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7870
7871 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7873
7874 Syntax:
7875 """""""
7876
7877 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7878 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7879 support all bit widths or vector types, however.
7880
7881 ::
7882
7883       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7884       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7885       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7886       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7887       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7888       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7889
7890 Overview:
7891 """""""""
7892
7893 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7894 trailing zeros.
7895
7896 Arguments:
7897 """"""""""
7898
7899 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7900 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7901 type must match the first argument type.
7902
7903 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7904 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7905 defined result. Historically some architectures did not provide a
7906 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7907 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7908
7909 Semantics:
7910 """"""""""
7911
7912 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7913 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7914 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7915 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7916 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7917
7918 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7919 -----------------------------------
7920
7921 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7922
7923 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7925
7926 Syntax:
7927 """""""
7928
7929 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7930 on any integer bit width.
7931
7932 ::
7933
7934       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7935       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7936       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7937
7938 Overview:
7939 """""""""
7940
7941 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7942 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7943 occurred during the signed summation.
7944
7945 Arguments:
7946 """"""""""
7947
7948 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7949 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7950 bit width. The second element of the result structure must be of type
7951 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7952 addition.
7953
7954 Semantics:
7955 """"""""""
7956
7957 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7958 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7959 first element of which is the signed summation, and the second element
7960 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7961 overflow.
7962
7963 Examples:
7964 """""""""
7965
7966 .. code-block:: llvm
7967
7968       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7969       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7970       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7971       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7972
7973 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7975
7976 Syntax:
7977 """""""
7978
7979 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7980 on any integer bit width.
7981
7982 ::
7983
7984       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7985       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7986       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7987
7988 Overview:
7989 """""""""
7990
7991 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7992 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7993 occurred during the unsigned summation.
7994
7995 Arguments:
7996 """"""""""
7997
7998 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7999 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8000 bit width. The second element of the result structure must be of type
8001 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8002 addition.
8003
8004 Semantics:
8005 """"""""""
8006
8007 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8008 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8009 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8010 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8011
8012 Examples:
8013 """""""""
8014
8015 .. code-block:: llvm
8016
8017       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8018       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8019       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8020       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8021
8022 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8024
8025 Syntax:
8026 """""""
8027
8028 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8029 on any integer bit width.
8030
8031 ::
8032
8033       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8034       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8035       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8036
8037 Overview:
8038 """""""""
8039
8040 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8041 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8042 overflow occurred during the signed subtraction.
8043
8044 Arguments:
8045 """"""""""
8046
8047 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8048 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8049 bit width. The second element of the result structure must be of type
8050 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8051 subtraction.
8052
8053 Semantics:
8054 """"""""""
8055
8056 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8057 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8058 first element of which is the subtraction, and the second element of
8059 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8060 overflow.
8061
8062 Examples:
8063 """""""""
8064
8065 .. code-block:: llvm
8066
8067       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8068       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8069       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8070       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8071
8072 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8074
8075 Syntax:
8076 """""""
8077
8078 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8079 on any integer bit width.
8080
8081 ::
8082
8083       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8084       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8085       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8086
8087 Overview:
8088 """""""""
8089
8090 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8091 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8092 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8093
8094 Arguments:
8095 """"""""""
8096
8097 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8098 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8099 bit width. The second element of the result structure must be of type
8100 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8101 subtraction.
8102
8103 Semantics:
8104 """"""""""
8105
8106 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8107 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8108 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8109 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8110 overflow.
8111
8112 Examples:
8113 """""""""
8114
8115 .. code-block:: llvm
8116
8117       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8118       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8119       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8120       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8121
8122 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8124
8125 Syntax:
8126 """""""
8127
8128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8129 on any integer bit width.
8130
8131 ::
8132
8133       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8134       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8135       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8136
8137 Overview:
8138 """""""""
8139
8140 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8141 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8142 overflow occurred during the signed multiplication.
8143
8144 Arguments:
8145 """"""""""
8146
8147 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8148 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8149 bit width. The second element of the result structure must be of type
8150 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8151 multiplication.
8152
8153 Semantics:
8154 """"""""""
8155
8156 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8157 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8158 the first element of which is the multiplication, and the second element
8159 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8160 overflow.
8161
8162 Examples:
8163 """""""""
8164
8165 .. code-block:: llvm
8166
8167       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8168       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8169       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8170       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8171
8172 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8173 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8174
8175 Syntax:
8176 """""""
8177
8178 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8179 on any integer bit width.
8180
8181 ::
8182
8183       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8184       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8185       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8186
8187 Overview:
8188 """""""""
8189
8190 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8191 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8192 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8193
8194 Arguments:
8195 """"""""""
8196
8197 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8198 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8199 bit width. The second element of the result structure must be of type
8200 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8201 multiplication.
8202
8203 Semantics:
8204 """"""""""
8205
8206 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8207 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8208 the first element of which is the multiplication, and the second
8209 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8210 resulted in an overflow.
8211
8212 Examples:
8213 """""""""
8214
8215 .. code-block:: llvm
8216
8217       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8218       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8219       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8220       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8221
8222 Specialised Arithmetic Intrinsics
8223 ---------------------------------
8224
8225 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8227
8228 Syntax:
8229 """""""
8230
8231 ::
8232
8233       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8234       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8235
8236 Overview:
8237 """""""""
8238
8239 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8240 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8241 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8242 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8243 and add instructions.
8244
8245 Arguments:
8246 """"""""""
8247
8248 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8249 multiplicands, a and b, and an addend c.
8250
8251 Semantics:
8252 """"""""""
8253
8254 The expression:
8255
8256 ::
8257
8258       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8259
8260 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8261 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8262 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8263 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8264 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8265
8266 Examples:
8267 """""""""
8268
8269 .. code-block:: llvm
8270
8271       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8272
8273 Half Precision Floating Point Intrinsics
8274 ----------------------------------------
8275
8276 For most target platforms, half precision floating point is a
8277 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8278 but does not support computation in the format.
8279
8280 This means that code must first load the half-precision floating point
8281 value as an i16, then convert it to float with
8282 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8283 then be performed on the float value (including extending to double
8284 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8285 if needed, then converted to i16 with
8286 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8287 i16 value.
8288
8289 .. _int_convert_to_fp16:
8290
8291 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8293
8294 Syntax:
8295 """""""
8296
8297 ::
8298
8299       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8300
8301 Overview:
8302 """""""""
8303
8304 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8305 from single precision floating point format to half precision floating
8306 point format.
8307
8308 Arguments:
8309 """"""""""
8310
8311 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8312 converted.
8313
8314 Semantics:
8315 """"""""""
8316
8317 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8318 from single precision floating point format to half precision floating
8319 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8320 converted number.
8321
8322 Examples:
8323 """""""""
8324
8325 .. code-block:: llvm
8326
8327       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8328       store i16 %res, i16* @x, align 2
8329
8330 .. _int_convert_from_fp16:
8331
8332 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8334
8335 Syntax:
8336 """""""
8337
8338 ::
8339
8340       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8341
8342 Overview:
8343 """""""""
8344
8345 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8346 conversion from half precision floating point format to single precision
8347 floating point format.
8348
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8351
8352 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8353 converted.
8354
8355 Semantics:
8356 """"""""""
8357
8358 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8359 conversion from half single precision floating point format to single
8360 precision floating point format. The input half-float value is
8361 represented by an ``i16`` value.
8362
8363 Examples:
8364 """""""""
8365
8366 .. code-block:: llvm
8367
8368       %a = load i16* @x, align 2
8369       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8370
8371 Debugger Intrinsics
8372 -------------------
8373
8374 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8375 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8376 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8377 document.
8378
8379 Exception Handling Intrinsics
8380 -----------------------------
8381
8382 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8383 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8384 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8385
8386 .. _int_trampoline:
8387
8388 Trampoline Intrinsics
8389 ---------------------
8390
8391 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8392 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8393 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8394 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8395 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8396 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8397 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8398 extension.
8399
8400 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8401 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8402 It can be created as follows:
8403
8404 .. code-block:: llvm
8405
8406       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8407       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8408       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8409       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8410       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8411
8412 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8413 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8414
8415 .. _int_it:
8416
8417 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8419
8420 Syntax:
8421 """""""
8422
8423 ::
8424
8425       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8426
8427 Overview:
8428 """""""""
8429
8430 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8431 turning it into a trampoline.
8432
8433 Arguments:
8434 """"""""""
8435
8436 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8437 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8438 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8439 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8440 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8441 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8442 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8443 bitcast to an ``i8*``.
8444
8445 Semantics:
8446 """"""""""
8447
8448 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8449 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8450 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8451 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8452 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8453 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8454 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8455 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8456 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8457 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8458 modified, then the effect of any later call to the returned function
8459 pointer is undefined.
8460
8461 .. _int_at:
8462
8463 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8465
8466 Syntax:
8467 """""""
8468
8469 ::
8470
8471       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8472
8473 Overview:
8474 """""""""
8475
8476 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8477 a trampoline (passed as ``tramp``).
8478
8479 Arguments:
8480 """"""""""
8481
8482 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8483 code filled in by a previous call to
8484 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8485
8486 Semantics:
8487 """"""""""
8488
8489 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8490 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8491 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8492 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8493 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8494
8495 Memory Use Markers
8496 ------------------
8497
8498 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8499 memory objects and ranges where variables are immutable.
8500
8501 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8503
8504 Syntax:
8505 """""""
8506
8507 ::
8508
8509       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8510
8511 Overview:
8512 """""""""
8513
8514 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8515 object's lifetime.
8516
8517 Arguments:
8518 """"""""""
8519
8520 The first argument is a constant integer representing the size of the
8521 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8522 to the object.
8523
8524 Semantics:
8525 """"""""""
8526
8527 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8528 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8529 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8530 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8531
8532 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8534
8535 Syntax:
8536 """""""
8537
8538 ::
8539
8540       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8541
8542 Overview:
8543 """""""""
8544
8545 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8546 object's lifetime.
8547
8548 Arguments:
8549 """"""""""
8550
8551 The first argument is a constant integer representing the size of the
8552 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8553 to the object.
8554
8555 Semantics:
8556 """"""""""
8557
8558 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8559 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8560 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8561 object following this intrinsic may be removed as dead.
8562
8563 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8565
8566 Syntax:
8567 """""""
8568
8569 ::
8570
8571       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8572
8573 Overview:
8574 """""""""
8575
8576 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8577 a memory object will not change.
8578
8579 Arguments:
8580 """"""""""
8581
8582 The first argument is a constant integer representing the size of the
8583 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8584 to the object.
8585
8586 Semantics:
8587 """"""""""
8588
8589 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8590 the return value, the referenced memory location is constant and
8591 unchanging.
8592
8593 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8595
8596 Syntax:
8597 """""""
8598
8599 ::
8600
8601       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8602
8603 Overview:
8604 """""""""
8605
8606 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8607 memory object are mutable.
8608
8609 Arguments:
8610 """"""""""
8611
8612 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8613 The second argument is a constant integer representing the size of the
8614 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8615 pointer to the object.
8616
8617 Semantics:
8618 """"""""""
8619
8620 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8621
8622 General Intrinsics
8623 ------------------
8624
8625 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8626 purpose.
8627
8628 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8630
8631 Syntax:
8632 """""""
8633
8634 ::
8635
8636       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8637
8638 Overview:
8639 """""""""
8640
8641 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8642
8643 Arguments:
8644 """"""""""
8645
8646 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8647 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8648 source file name, and the last argument is the line number.
8649
8650 Semantics:
8651 """"""""""
8652
8653 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8654 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8655 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8656 ignored by code generation and optimization.
8657
8658 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8660
8661 Syntax:
8662 """""""
8663
8664 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8665 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8666 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8667 '``0``'.
8668
8669 ::
8670
8671       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8672       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8673       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8674       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8675       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8676
8677 Overview:
8678 """""""""
8679
8680 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8681
8682 Arguments:
8683 """"""""""
8684
8685 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8686 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8687 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8688 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8689
8690 Semantics:
8691 """"""""""
8692
8693 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8694 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8695 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8696 generation and optimization.
8697
8698 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8700
8701 Syntax:
8702 """""""
8703
8704 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8705 any integer bit width.
8706
8707 ::
8708
8709       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8710       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8711       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8712       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8713       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8714
8715 Overview:
8716 """""""""
8717
8718 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8719
8720 Arguments:
8721 """"""""""
8722
8723 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8724 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8725 global string which is the source file name, and the last argument is
8726 the line number. It returns the value of the first argument.
8727
8728 Semantics:
8729 """"""""""
8730
8731 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8732 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8733 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8734 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8735
8736 '``llvm.trap``' Intrinsic
8737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8738
8739 Syntax:
8740 """""""
8741
8742 ::
8743
8744       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8745
8746 Overview:
8747 """""""""
8748
8749 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8750
8751 Arguments:
8752 """"""""""
8753
8754 None.
8755
8756 Semantics:
8757 """"""""""
8758
8759 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8760 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8761 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8762
8763 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8765
8766 Syntax:
8767 """""""
8768
8769 ::
8770
8771       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8772
8773 Overview:
8774 """""""""
8775
8776 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8777
8778 Arguments:
8779 """"""""""
8780
8781 None.
8782
8783 Semantics:
8784 """"""""""
8785
8786 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8787 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8788 debugger.
8789
8790 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8792
8793 Syntax:
8794 """""""
8795
8796 ::
8797
8798       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8799
8800 Overview:
8801 """""""""
8802
8803 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8804 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8805 is placed on the stack before local variables.
8806
8807 Arguments:
8808 """"""""""
8809
8810 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8811 The first argument is the value loaded from the stack guard
8812 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8813 enough space to hold the value of the guard.
8814
8815 Semantics:
8816 """"""""""
8817
8818 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8819 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8820 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8821 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8822 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8823 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8824 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8825
8826 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8828
8829 Syntax:
8830 """""""
8831
8832 ::
8833
8834       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8835
8836 Overview:
8837 """""""""
8838
8839 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8840 created stack protector and if they are not equal calls the
8841 ``__stack_chk_fail()`` function.
8842
8843 Arguments:
8844 """"""""""
8845
8846 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8847 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8848
8849 Semantics:
8850 """"""""""
8851
8852 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8853 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8854 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8855
8856 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8857 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8858 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8859 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8860 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8861 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8862 codegen after the tail call decision has occurred.
8863
8864 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8866
8867 Syntax:
8868 """""""
8869
8870 ::
8871
8872       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8873       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8874
8875 Overview:
8876 """""""""
8877
8878 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8879 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8880 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8881 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8882 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8883 other object.
8884
8885 Arguments:
8886 """"""""""
8887
8888 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8889 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8890 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8891 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8892 only accepts constants.
8893
8894 Semantics:
8895 """"""""""
8896
8897 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8898 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8899 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8900 on the ``min`` argument).
8901
8902 '``llvm.expect``' Intrinsic
8903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8904
8905 Syntax:
8906 """""""
8907
8908 ::
8909
8910       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8911       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8912
8913 Overview:
8914 """""""""
8915
8916 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8917 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8918
8919 Arguments:
8920 """"""""""
8921
8922 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8923 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8924 constant value, variables are not allowed.
8925
8926 Semantics:
8927 """"""""""
8928
8929 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8930
8931 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8933
8934 Syntax:
8935 """""""
8936
8937 ::
8938
8939       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8940
8941 Overview:
8942 """""""""
8943
8944 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8945 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8946
8947 Arguments:
8948 """"""""""
8949
8950 None.
8951
8952 Semantics:
8953 """"""""""
8954
8955 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8956 by codegen.