Add a paragraph on prefix data layout.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``linkonce_odr_auto_hide``
271     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
272     takes the address of this definition. For instance, functions that
273     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
274     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
275     symbols are removed by the linker from the final linked image
276     (executable or dynamic library).
277 ``external``
278     If none of the above identifiers are used, the global is externally
279     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
280     resolve external symbol references.
281
282 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
283 platform only. They are designed to support importing (exporting)
284 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
285
286 ``dllimport``
287     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
288     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
289     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
290     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
291     name.
292 ``dllexport``
293     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
294     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
295     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
296     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
297     name.
298
299 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
300 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
301 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
302 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
303 declarations), they are accessible outside of the current module.
304
305 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
306 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
307
308 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
309 ``weak_odr`` linkages.
310
311 .. _callingconv:
312
313 Calling Conventions
314 -------------------
315
316 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
317 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
318 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
319 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
320 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
321 added in the future:
322
323 "``ccc``" - The C calling convention
324     This calling convention (the default if no other calling convention
325     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
326     convention supports varargs function calls and tolerates some
327     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
328     the function (as does normal C).
329 "``fastcc``" - The fast calling convention
330     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
331     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
332     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
333     code for the target, without having to conform to an externally
334     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
335     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
336     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
337     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
338     match the prototype of the function definition.
339 "``coldcc``" - The cold calling convention
340     This calling convention attempts to make code in the caller as
341     efficient as possible under the assumption that the call is not
342     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
343     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
344     This calling convention does not support varargs and requires the
345     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
346     function definition.
347 "``cc 10``" - GHC convention
348     This calling convention has been implemented specifically for use by
349     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
350     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
351     by disabling callee save registers. This calling convention should
352     not be used lightly but only for specific situations such as an
353     alternative to the *register pinning* performance technique often
354     used when implementing functional programming languages. At the
355     moment only X86 supports this convention and it has the following
356     limitations:
357
358     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
359        floating point types are supported.
360     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
361        floating point parameters.
362
363     This calling convention supports `tail call
364     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
365     caller and callee are using it.
366 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
367     This calling convention has been implemented specifically for use by
368     the `High-Performance Erlang
369     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
370     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
371     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
372     registers for argument passing than the ordinary C calling
373     convention and defines no callee-saved registers. The calling
374     convention properly supports `tail call
375     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
376     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
377     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
378     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
379     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
380     bit).
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 .. _visibilitystyles:
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 .. _namedtypes:
418
419 Named Types
420 -----------
421
422 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
423 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
424 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
425 specification is:
426
427 .. code-block:: llvm
428
429     %mytype = type { %mytype*, i32 }
430
431 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
432 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
433 expected with the syntax "%mytype".
434
435 Note that type names are aliases for the structural type that they
436 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
437 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
438 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
439 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
440 render all types of a particular shape. This means that if you have code
441 where two different source types end up having the same LLVM type, that
442 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
443 an important design point and isn't going to change.
444
445 .. _globalvars:
446
447 Global Variables
448 ----------------
449
450 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
451 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
452 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
453 explicit alignment specified.
454
455 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
456 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
457 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
458 TLS model may be specified:
459
460 ``localdynamic``
461     For variables that are only used within the current shared library.
462 ``initialexec``
463     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
464 ``localexec``
465     For variables defined in the executable and only used within it.
466
467 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
468 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
469 more information on under which circumstances the different models may
470 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
471 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
472
473 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
474 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
475 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
476 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
477 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
478 variable.
479
480 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
481 constant, even if the final definition of the global is not. This
482 capability can be used to enable slightly better optimization of the
483 program, but requires the language definition to guarantee that
484 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
485 units that do not include the definition.
486
487 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
488 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
489 always define a pointer to their "content" type because they describe a
490 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
491 pointers.
492
493 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
494 that the address is not significant, only the content. Constants marked
495 like this can be merged with other constants if they have the same
496 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
497 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
498 whose address is significant.
499
500 A global variable may be declared to reside in a target-specific
501 numbered address space. For targets that support them, address spaces
502 may affect how optimizations are performed and/or what target
503 instructions are used to access the variable. The default address space
504 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
505
506 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
507 target supports it, it will emit globals to the section specified.
508
509 By default, global initializers are optimized by assuming that global
510 variables defined within the module are not modified from their
511 initial values before the start of the global initializer.  This is
512 true even for variables potentially accessible from outside the
513 module, including those with external linkage or appearing in
514 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
515 variable with ``externally_initialized``.
516
517 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
518 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
519 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
520 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
521 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
522 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
523 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
524 assume that the globals are densely packed in their section and try to
525 iterate over them as an array, alignment padding would break this
526 iteration.
527
528 For example, the following defines a global in a numbered address space
529 with an initializer, section, and alignment:
530
531 .. code-block:: llvm
532
533     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
534
535 The following example defines a thread-local global with the
536 ``initialexec`` TLS model:
537
538 .. code-block:: llvm
539
540     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
541
542 .. _functionstructure:
543
544 Functions
545 ---------
546
547 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
548 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
549 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
550 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
551 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
552 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
553 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
554 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
555 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
556 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
557
558 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
559 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
560 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
561 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
562 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
563 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
564 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
565
566 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
567 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
568 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
569 contains a list of instructions, and ends with a
570 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
571 return). If explicit label is not provided, a block is assigned an
572 implicit numbered label, using a next value from the same counter as used
573 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
574 function entry block does not have explicit label, it will be assigned
575 label "%0", then first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
576
577 The first basic block in a function is special in two ways: it is
578 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
579 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
580 the entry block of a function). Because the block can have no
581 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
582
583 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
584 target supports it, it will emit functions to the section specified.
585
586 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
587 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
588 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
589 is specified, the function is forced to have at least that much
590 alignment. All alignments must be a power of 2.
591
592 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
593 be significant and two identical functions can be merged.
594
595 Syntax::
596
597     define [linkage] [visibility]
598            [cconv] [ret attrs]
599            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
600            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
601            [gc] [prefix Constant] { ... }
602
603 .. _langref_aliases:
604
605 Aliases
606 -------
607
608 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
609 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
610 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
611 :ref:`visibility style <visibility>`.
612
613 Syntax::
614
615     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
616
617 .. _namedmetadatastructure:
618
619 Named Metadata
620 --------------
621
622 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
623 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
624 operands for a named metadata.
625
626 Syntax::
627
628     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
629     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
630     !1 = metadata !{metadata !"one"}
631     !2 = metadata !{metadata !"two"}
632     ; A named metadata.
633     !name = !{!0, !1, !2}
634
635 .. _paramattrs:
636
637 Parameter Attributes
638 --------------------
639
640 The return type and each parameter of a function type may have a set of
641 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
642 used to communicate additional information about the result or
643 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
644 of the function, not of the function type, so functions with different
645 parameter attributes can have the same function type.
646
647 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
648 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
649 For example:
650
651 .. code-block:: llvm
652
653     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
654     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
655     declare signext i8 @returns_signed_char()
656
657 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
658 ``readonly``) come immediately after the argument list.
659
660 Currently, only the following parameter attributes are defined:
661
662 ``zeroext``
663     This indicates to the code generator that the parameter or return
664     value should be zero-extended to the extent required by the target's
665     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
666     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
667 ``signext``
668     This indicates to the code generator that the parameter or return
669     value should be sign-extended to the extent required by the target's
670     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
671     the callee (for a return value).
672 ``inreg``
673     This indicates that this parameter or return value should be treated
674     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
675     a function call or return (usually, by putting it in a register as
676     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
677     two different kinds of registers). Use of this attribute is
678     target-specific.
679 ``byval``
680     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
681     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
682     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
683     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
684     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
685     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
686     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
687     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
688     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
689     values.
690
691     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
692     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
693     form and the known alignment of the pointer specified to the call
694     site. If the alignment is not specified, then the code generator
695     makes a target-specific assumption.
696
697 ``sret``
698     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
699     structure that is the return value of the function in the source
700     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
701     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
702     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
703     the first parameter. This is not a valid attribute for return
704     values.
705 ``noalias``
706     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
707     the argument or return value do not alias pointer values which are
708     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
709     call to the parent function, dependencies between memory references
710     from before or after the call and from those during the call are
711     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
712     value used in that call. The caller shares the responsibility with
713     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
714     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
715     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
716
717     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
718     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
719     though it is slightly weaker.
720
721     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
722     while LLVM's ``noalias`` is.
723 ``nocapture``
724     This indicates that the callee does not make any copies of the
725     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
726     attribute for return values.
727
728 .. _nest:
729
730 ``nest``
731     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
732     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
733     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
734
735 ``returned``
736     This indicates that the function always returns the argument as its return
737     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
738     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
739     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
740     the callee. The parameter and the function return type must be valid
741     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
742     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
743
744 .. _gc:
745
746 Garbage Collector Names
747 -----------------------
748
749 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
750 string:
751
752 .. code-block:: llvm
753
754     define void @f() gc "name" { ... }
755
756 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
757 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
758 support the named garbage collection algorithm.
759
760 .. _prefixdata:
761
762 Prefix Data
763 -----------
764
765 Prefix data is data associated with a function which the code generator
766 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
767 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
768 specific functions and make it available through the function pointer while
769 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
770 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
771 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
772 of the prefix data.
773
774 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
775 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
776 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
777 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
778 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
779 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
780 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
781 makes the format of the prefix data highly target dependent.
782
783 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
784 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
785 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
786 of the prefix data.
787
788 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
789 which encodes the ``nop`` instruction:
790
791 .. code-block:: llvm
792
793     define void @f() prefix i8 144 { ... }
794
795 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
796 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
797 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
798
799 .. code-block:: llvm
800
801     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
802
803     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
804
805 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
806 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
807 optimizers but will not be emitted in the object file.
808
809 .. _attrgrp:
810
811 Attribute Groups
812 ----------------
813
814 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
815 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
816 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
817 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
818 group will capture the important command line flags used to build that file.
819
820 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
821 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
822 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
823 different groups are merged.
824
825 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
826 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
827
828 .. code-block:: llvm
829
830    ; Target-independent attributes:
831    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
832
833    ; Target-dependent attributes:
834    attributes #1 = { "no-sse" }
835
836    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
837    define void @f() #0 #1 { ... }
838
839 .. _fnattrs:
840
841 Function Attributes
842 -------------------
843
844 Function attributes are set to communicate additional information about
845 a function. Function attributes are considered to be part of the
846 function, not of the function type, so functions with different function
847 attributes can have the same function type.
848
849 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
850 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
851 example:
852
853 .. code-block:: llvm
854
855     define void @f() noinline { ... }
856     define void @f() alwaysinline { ... }
857     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
858     define void @f() optsize { ... }
859
860 ``alignstack(<n>)``
861     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
862     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
863     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
864     parentheses.
865 ``alwaysinline``
866     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
867     this function into callers whenever possible, ignoring any active
868     inlining size threshold for this caller.
869 ``builtin``
870     This indicates that the callee function at a call site should be
871     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
872     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
873     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
874     attribute.
875 ``cold``
876     This attribute indicates that this function is rarely called. When
877     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
878     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
879     weight.
880 ``inlinehint``
881     This attribute indicates that the source code contained a hint that
882     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
883     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
884     inliner.
885 ``minsize``
886     This attribute suggests that optimization passes and code generator
887     passes make choices that keep the code size of this function as small
888     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime 
889     performance in order to minimize the size of the generated code.
890 ``naked``
891     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
892     function. This can have very system-specific consequences.
893 ``nobuiltin``
894     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
895     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
896     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
897     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
898     and on function declarations and definitions.
899 ``noduplicate``
900     This attribute indicates that calls to the function cannot be
901     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
902     within its parent function, but may not be duplicated within
903     its parent function.
904
905     A function containing a ``noduplicate`` call may still
906     be an inlining candidate, provided that the call is not
907     duplicated by inlining. That implies that the function has
908     internal linkage and only has one call site, so the original
909     call is dead after inlining.
910 ``noimplicitfloat``
911     This attributes disables implicit floating point instructions.
912 ``noinline``
913     This attribute indicates that the inliner should never inline this
914     function in any situation. This attribute may not be used together
915     with the ``alwaysinline`` attribute.
916 ``nonlazybind``
917     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
918     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
919     startup time if the function is not called during program startup.
920 ``noredzone``
921     This attribute indicates that the code generator should not use a
922     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
923 ``noreturn``
924     This function attribute indicates that the function never returns
925     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
926     function ever does dynamically return.
927 ``nounwind``
928     This function attribute indicates that the function never returns
929     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
930     unwind, its runtime behavior is undefined.
931 ``optnone``
932     This function attribute indicates that the function is not optimized
933     by any optimization or code generator passes with the 
934     exception of interprocedural optimization passes.
935     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
936     attribute; this attribute is also incompatible
937     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
938     
939     The inliner should never inline this function in any situation.
940     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
941     candidates for inlining inside the body of this function.
942 ``optsize``
943     This attribute suggests that optimization passes and code generator
944     passes make choices that keep the code size of this function low,
945     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
946     long as they do not significantly impact runtime performance.
947 ``readnone``
948     On a function, this attribute indicates that the function computes its
949     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
950     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
951     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
952     caller functions. It does not write through any pointer arguments
953     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
954     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
955     the ``C++`` exception throwing methods.
956     
957     On an argument, this attribute indicates that the function does not
958     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
959     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
960 ``readonly``
961     On a function, this attribute indicates that the function does not write
962     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
963     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
964     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
965     state that may be set in the caller. A readonly function always
966     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
967     called with the same set of arguments and global state. It cannot
968     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
969     methods.
970     
971     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
972     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
973     the pointer points to.
974 ``returns_twice``
975     This attribute indicates that this function can return twice. The C
976     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
977     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
978     functions.
979 ``sanitize_address``
980     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
981     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
982 ``sanitize_memory``
983     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
984     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
985 ``sanitize_thread``
986     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
987     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
988 ``ssp``
989     This attribute indicates that the function should emit a stack
990     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
991     placed on the stack before the local variables that's checked upon
992     return from the function to see if it has been overwritten. A
993     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
994     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
995
996     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
997     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
998     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
999       ``ssp-buffer-size``.
1000
1001     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1002     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1003     function will have an ``ssp`` attribute.
1004 ``sspreq``
1005     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1006     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1007     attribute.
1008
1009     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1010     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1011     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1012     an ``sspreq`` attribute.
1013 ``sspstrong``
1014     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1015     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1016     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1017     will enable protectors for functions with:
1018
1019     - Arrays of any size and type
1020     - Aggregates containing an array of any size and type.
1021     - Calls to alloca().
1022     - Local variables that have had their address taken.
1023
1024     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1025
1026     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1027     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1028     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1029 ``uwtable``
1030     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1031     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1032     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1033     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1034     units.
1035
1036 .. _moduleasm:
1037
1038 Module-Level Inline Assembly
1039 ----------------------------
1040
1041 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1042 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1043 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1044 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1045
1046 .. code-block:: llvm
1047
1048     module asm "inline asm code goes here"
1049     module asm "more can go here"
1050
1051 The strings can contain any character by escaping non-printable
1052 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1053 two digit hex code for the number.
1054
1055 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1056 assembly code is generated.
1057
1058 .. _langref_datalayout:
1059
1060 Data Layout
1061 -----------
1062
1063 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1064 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1065 simply:
1066
1067 .. code-block:: llvm
1068
1069     target datalayout = "layout specification"
1070
1071 The *layout specification* consists of a list of specifications
1072 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1073 with a letter and may include other information after the letter to
1074 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1075 as follows:
1076
1077 ``E``
1078     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1079     the bits with the most significance have the lowest address
1080     location.
1081 ``e``
1082     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1083     is, the bits with the least significance have the lowest address
1084     location.
1085 ``S<size>``
1086     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1087     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1088     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1089     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1090     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1091     alignment promotions.
1092 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1093     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1094     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1095     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1096     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1097     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1098     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1099 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1100     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1101     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1102 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1103     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1104     ``<size>``.
1105 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1106     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1107     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1108     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1109     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1110     targets.
1111 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1112     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1113     ``<size>``.
1114 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1115     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1116     ``<size>``.
1117 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1118     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1119     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1120     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1121     this set are considered to support most general arithmetic operations
1122     efficiently.
1123
1124 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1125 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1126 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1127 specifications are given in this list:
1128
1129 -  ``E`` - big endian
1130 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1131 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1132    same as the default address space.
1133 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1134 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1135 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1136 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1137 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1138 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1139    alignment of 64-bits
1140 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1141 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1142 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1143 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1144 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1145 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1146 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1147
1148 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1149 following rules:
1150
1151 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1152    that specification is used.
1153 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1154    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1155    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1156    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1157    given the default specifications above, the i7 type will use the
1158    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1159    alignment of i64 (largest specified).
1160 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1161    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1162    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1163    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1164
1165 The function of the data layout string may not be what you expect.
1166 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1167 the code generator should use.
1168
1169 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1170 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1171 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1172 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1173 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1174 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1175 that require precise layout information, but this also prevents those
1176 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1177
1178 .. _pointeraliasing:
1179
1180 Pointer Aliasing Rules
1181 ----------------------
1182
1183 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1184 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1185 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1186 to the following rules:
1187
1188 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1189    value it is *based* on.
1190 -  An address of a global variable is associated with the address range
1191    of the variable's storage.
1192 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1193    address range of the allocated storage.
1194 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1195    address.
1196 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1197    a function not defined within LLVM may be associated with address
1198    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1199    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1200    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1201
1202 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1203 following rules:
1204
1205 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1206    on the first operand of the ``getelementptr``.
1207 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1208    ``bitcast``.
1209 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1210    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1211    the pointer's value.
1212 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1213
1214 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1215 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1216
1217 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1218 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1219 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1220 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1221 alignment of the store.
1222
1223 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1224 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1225 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1226 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1227 alias analysis.
1228
1229 .. _volatile:
1230
1231 Volatile Memory Accesses
1232 ------------------------
1233
1234 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1235 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1236 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1237 volatile operations or change their order of execution relative to other
1238 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1239 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1240 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1241
1242 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1243 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1244 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1245 target-legal volatile load/store instructions.
1246
1247 .. admonition:: Rationale
1248
1249  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1250  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1251  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1252  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1253  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1254  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1255  do not violate the frontend's contract with the language.
1256
1257 .. _memmodel:
1258
1259 Memory Model for Concurrent Operations
1260 --------------------------------------
1261
1262 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1263 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1264 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1265 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1266
1267 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1268
1269 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1270 that
1271
1272 -  Is a superset of single-thread program order, and
1273 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1274    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1275    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1276    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1277    Constraints <ordering>`).
1278
1279 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1280 between a thread and signals executing inside that thread.
1281
1282 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1283 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1284 (defined) write operations (store instructions, atomic
1285 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1286 section, initialized globals are considered to have a write of the
1287 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1288 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1289 may see any write to the same byte, except:
1290
1291 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1292    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1293    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1294 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1295    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1296
1297 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1298
1299 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1300    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1301    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1302    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1303    synchronization.)
1304 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1305    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1306 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1307    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1308 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1309    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1310    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1311    constraints on how the choice is made.
1312 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1313
1314 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1315 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1316 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1317 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1318 than one instruction to read the series of bytes.
1319
1320 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1321 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1322 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1323 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1324 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1325 from an address, introducing a store can change a load that may see
1326 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1327
1328 .. _ordering:
1329
1330 Atomic Memory Ordering Constraints
1331 ----------------------------------
1332
1333 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1334 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1335 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1336 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1337 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1338 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1339 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1340 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1341 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1342 differently since they don't take an address. See that instruction's
1343 documentation for details.
1344
1345 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1346 :doc:`Atomics`.
1347
1348 ``unordered``
1349     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1350     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1351     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1352     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1353     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1354     to make them atomic in any interesting way.
1355 ``monotonic``
1356     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1357     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1358     address. All modification orders must be compatible with the
1359     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1360     orders can be combined to a global total order for the whole program
1361     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1362     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1363     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1364     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1365     happens before another atomic read of the same address, the later
1366     read must see the same value or a later value in the address's
1367     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1368     stronger) operations on the same address. If an address is written
1369     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1370     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1371     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1372     ``memory_order_relaxed``.
1373 ``acquire``
1374     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1375     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1376     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1377 ``release``
1378     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1379     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1380     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1381     complete description; see the C++0x definition of a release
1382     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1383     ``memory_order_release``.
1384 ``acq_rel`` (acquire+release)
1385     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1386     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1387 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1388     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1389     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1390     writes), there is a global total order on all
1391     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1392     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1393     modification orders of all the affected addresses. Each
1394     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1395     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1396     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1397
1398 .. _singlethread:
1399
1400 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1401 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1402 other operations running in the same thread (for example, in signal
1403 handlers).
1404
1405 .. _fastmath:
1406
1407 Fast-Math Flags
1408 ---------------
1409
1410 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1411 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1412 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1413 otherwise unsafe floating point operations
1414
1415 ``nnan``
1416    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1417    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1418    NaNs, but the value of the result is undefined.
1419
1420 ``ninf``
1421    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1422    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1423    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1424
1425 ``nsz``
1426    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1427    argument or result as insignificant.
1428
1429 ``arcp``
1430    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1431    argument rather than perform division.
1432
1433 ``fast``
1434    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1435    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1436    flag implies all the others.
1437
1438 .. _typesystem:
1439
1440 Type System
1441 ===========
1442
1443 The LLVM type system is one of the most important features of the
1444 intermediate representation. Being typed enables a number of
1445 optimizations to be performed on the intermediate representation
1446 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1447 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1448 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1449 not feasible to perform on normal three address code representations.
1450
1451 .. _typeclassifications:
1452
1453 Type Classifications
1454 --------------------
1455
1456 The types fall into a few useful classifications:
1457
1458
1459 .. list-table::
1460    :header-rows: 1
1461
1462    * - Classification
1463      - Types
1464
1465    * - :ref:`integer <t_integer>`
1466      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1467        ``i64``, ...
1468
1469    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1470      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1471        ``ppc_fp128``
1472
1473
1474    * - first class
1475
1476        .. _t_firstclass:
1477
1478      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1479        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1480        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1481        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1482
1483    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1484      - :ref:`label <t_label>`,
1485        :ref:`void <t_void>`,
1486        :ref:`integer <t_integer>`,
1487        :ref:`floating point <t_floating>`,
1488        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1489        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1490
1491    * - :ref:`derived <t_derived>`
1492      - :ref:`array <t_array>`,
1493        :ref:`function <t_function>`,
1494        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1495        :ref:`structure <t_struct>`,
1496        :ref:`vector <t_vector>`,
1497        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1498
1499 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1500 Values of these types are the only ones which can be produced by
1501 instructions.
1502
1503 .. _t_primitive:
1504
1505 Primitive Types
1506 ---------------
1507
1508 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1509 system.
1510
1511 .. _t_integer:
1512
1513 Integer Type
1514 ^^^^^^^^^^^^
1515
1516 Overview:
1517 """""""""
1518
1519 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1520 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1521 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1522
1523 Syntax:
1524 """""""
1525
1526 ::
1527
1528       iN
1529
1530 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1531 value.
1532
1533 Examples:
1534 """""""""
1535
1536 +----------------+------------------------------------------------+
1537 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1538 +----------------+------------------------------------------------+
1539 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1540 +----------------+------------------------------------------------+
1541 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1542 +----------------+------------------------------------------------+
1543
1544 .. _t_floating:
1545
1546 Floating Point Types
1547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1548
1549 .. list-table::
1550    :header-rows: 1
1551
1552    * - Type
1553      - Description
1554
1555    * - ``half``
1556      - 16-bit floating point value
1557
1558    * - ``float``
1559      - 32-bit floating point value
1560
1561    * - ``double``
1562      - 64-bit floating point value
1563
1564    * - ``fp128``
1565      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1566
1567    * - ``x86_fp80``
1568      -  80-bit floating point value (X87)
1569
1570    * - ``ppc_fp128``
1571      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1572
1573 .. _t_x86mmx:
1574
1575 X86mmx Type
1576 ^^^^^^^^^^^
1577
1578 Overview:
1579 """""""""
1580
1581 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1582 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1583 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1584 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1585 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1586 of this type.
1587
1588 Syntax:
1589 """""""
1590
1591 ::
1592
1593       x86mmx
1594
1595 .. _t_void:
1596
1597 Void Type
1598 ^^^^^^^^^
1599
1600 Overview:
1601 """""""""
1602
1603 The void type does not represent any value and has no size.
1604
1605 Syntax:
1606 """""""
1607
1608 ::
1609
1610       void
1611
1612 .. _t_label:
1613
1614 Label Type
1615 ^^^^^^^^^^
1616
1617 Overview:
1618 """""""""
1619
1620 The label type represents code labels.
1621
1622 Syntax:
1623 """""""
1624
1625 ::
1626
1627       label
1628
1629 .. _t_metadata:
1630
1631 Metadata Type
1632 ^^^^^^^^^^^^^
1633
1634 Overview:
1635 """""""""
1636
1637 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1638 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1639
1640 Syntax:
1641 """""""
1642
1643 ::
1644
1645       metadata
1646
1647 .. _t_derived:
1648
1649 Derived Types
1650 -------------
1651
1652 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1653 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1654 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1655 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1656 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1657 as the element type of another array.
1658
1659 .. _t_aggregate:
1660
1661 Aggregate Types
1662 ^^^^^^^^^^^^^^^
1663
1664 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1665 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1666 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1667 aggregate types.
1668
1669 .. _t_array:
1670
1671 Array Type
1672 ^^^^^^^^^^
1673
1674 Overview:
1675 """""""""
1676
1677 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1678 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1679 elements) and an underlying data type.
1680
1681 Syntax:
1682 """""""
1683
1684 ::
1685
1686       [<# elements> x <elementtype>]
1687
1688 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1689 be any type with a size.
1690
1691 Examples:
1692 """""""""
1693
1694 +------------------+--------------------------------------+
1695 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1696 +------------------+--------------------------------------+
1697 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1698 +------------------+--------------------------------------+
1699 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1700 +------------------+--------------------------------------+
1701
1702 Here are some examples of multidimensional arrays:
1703
1704 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1705 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1706 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1707 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1708 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1709 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1710 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1711
1712 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1713 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1714 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1715 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1716 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1717 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1718 example.
1719
1720 .. _t_function:
1721
1722 Function Type
1723 ^^^^^^^^^^^^^
1724
1725 Overview:
1726 """""""""
1727
1728 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1729 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1730 of a function type is a first class type or a void type.
1731
1732 Syntax:
1733 """""""
1734
1735 ::
1736
1737       <returntype> (<parameter list>)
1738
1739 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1740 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1741 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1742 Variable argument functions can access their arguments with the
1743 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1744 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1745
1746 Examples:
1747 """""""""
1748
1749 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1750 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1751 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1752 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1753 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1754 | ``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. |
1755 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1756 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1757 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1758
1759 .. _t_struct:
1760
1761 Structure Type
1762 ^^^^^^^^^^^^^^
1763
1764 Overview:
1765 """""""""
1766
1767 The structure type is used to represent a collection of data members
1768 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1769 a size.
1770
1771 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1772 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1773 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1774 '``insertvalue``' instructions.
1775
1776 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1777 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1778 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1779 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1780 required to match what the underlying code generator expects.
1781
1782 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1783 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1784 identified types are always defined at the top level with a name.
1785 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1786 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1787 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1788
1789 Syntax:
1790 """""""
1791
1792 ::
1793
1794       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1795       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1796
1797 Examples:
1798 """""""""
1799
1800 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1801 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1802 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1803 | ``{ 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``.  |
1804 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1805 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1806 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1807
1808 .. _t_opaque:
1809
1810 Opaque Structure Types
1811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1812
1813 Overview:
1814 """""""""
1815
1816 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1817 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1818 notion of a forward declared structure.
1819
1820 Syntax:
1821 """""""
1822
1823 ::
1824
1825       %X = type opaque
1826       %52 = type opaque
1827
1828 Examples:
1829 """""""""
1830
1831 +--------------+-------------------+
1832 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1833 +--------------+-------------------+
1834
1835 .. _t_pointer:
1836
1837 Pointer Type
1838 ^^^^^^^^^^^^
1839
1840 Overview:
1841 """""""""
1842
1843 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1844 commonly used to reference objects in memory.
1845
1846 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1847 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1848 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1849 are target-specific.
1850
1851 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1852 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1853
1854 Syntax:
1855 """""""
1856
1857 ::
1858
1859       <type> *
1860
1861 Examples:
1862 """""""""
1863
1864 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1865 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1866 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1867 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1868 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1869 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1870 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1871
1872 .. _t_vector:
1873
1874 Vector Type
1875 ^^^^^^^^^^^
1876
1877 Overview:
1878 """""""""
1879
1880 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1881 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1882 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1883 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1884 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1885
1886 Syntax:
1887 """""""
1888
1889 ::
1890
1891       < <# elements> x <elementtype> >
1892
1893 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1894 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1895 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1896
1897 Examples:
1898 """""""""
1899
1900 +-------------------+--------------------------------------------------+
1901 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1902 +-------------------+--------------------------------------------------+
1903 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1904 +-------------------+--------------------------------------------------+
1905 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1906 +-------------------+--------------------------------------------------+
1907 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1908 +-------------------+--------------------------------------------------+
1909
1910 Constants
1911 =========
1912
1913 LLVM has several different basic types of constants. This section
1914 describes them all and their syntax.
1915
1916 Simple Constants
1917 ----------------
1918
1919 **Boolean constants**
1920     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1921     of the ``i1`` type.
1922 **Integer constants**
1923     Standard integers (such as '4') are constants of the
1924     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1925     integer types.
1926 **Floating point constants**
1927     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1928     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1929     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1930     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1931     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1932     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1933     point <t_floating>` type.
1934 **Null pointer constants**
1935     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1936     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1937
1938 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1939 floating point constants. For example, the form
1940 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1941 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1942 constants are required (and the only time that they are generated by the
1943 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1944 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1945 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1946 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1947 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1948
1949 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1950 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1951 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1952 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1953 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1954 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1955 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1956 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1957 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1958 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1959 will only work if they match the long double format on your target.
1960 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1961 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1962 (sign bit at the left).
1963
1964 There are no constants of type x86mmx.
1965
1966 .. _complexconstants:
1967
1968 Complex Constants
1969 -----------------
1970
1971 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1972 constants and smaller complex constants.
1973
1974 **Structure constants**
1975     Structure constants are represented with notation similar to
1976     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1977     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1978     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1979     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1980     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1981     must match those specified by the type.
1982 **Array constants**
1983     Array constants are represented with notation similar to array type
1984     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1985     square brackets (``[]``)). For example:
1986     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1987     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1988     match those specified by the type.
1989 **Vector constants**
1990     Vector constants are represented with notation similar to vector
1991     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1992     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1993     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1994     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1995     elements must match those specified by the type.
1996 **Zero initialization**
1997     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1998     value to zero of *any* type, including scalar and
1999     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2000     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2001     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2002 **Metadata node**
2003     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2004     type <t_metadata>`. For example:
2005     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2006     constants that are meant to be interpreted as part of the
2007     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2008     information such as debug info.
2009
2010 Global Variable and Function Addresses
2011 --------------------------------------
2012
2013 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2014 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2015 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2016 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2017 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2018 file:
2019
2020 .. code-block:: llvm
2021
2022     @X = global i32 17
2023     @Y = global i32 42
2024     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2025
2026 .. _undefvalues:
2027
2028 Undefined Values
2029 ----------------
2030
2031 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2032 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2033 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2034 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2035
2036 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2037 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2038 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2039 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2040
2041 .. code-block:: llvm
2042
2043       %A = add %X, undef
2044       %B = sub %X, undef
2045       %C = xor %X, undef
2046     Safe:
2047       %A = undef
2048       %B = undef
2049       %C = undef
2050
2051 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2052 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2053
2054 .. code-block:: llvm
2055
2056       %A = or %X, undef
2057       %B = and %X, undef
2058     Safe:
2059       %A = -1
2060       %B = 0
2061     Unsafe:
2062       %A = undef
2063       %B = undef
2064
2065 These logical operations have bits that are not always affected by the
2066 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2067 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2068 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2069 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2070 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2071 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2072 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2073 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2074
2075 .. code-block:: llvm
2076
2077       %A = select undef, %X, %Y
2078       %B = select undef, 42, %Y
2079       %C = select %X, %Y, undef
2080     Safe:
2081       %A = %X     (or %Y)
2082       %B = 42     (or %Y)
2083       %C = %Y
2084     Unsafe:
2085       %A = undef
2086       %B = undef
2087       %C = undef
2088
2089 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2090 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2091 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2092 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2093 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2094 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2095 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2096
2097 .. code-block:: llvm
2098
2099       %A = xor undef, undef
2100
2101       %B = undef
2102       %C = xor %B, %B
2103
2104       %D = undef
2105       %E = icmp lt %D, 4
2106       %F = icmp gte %D, 4
2107
2108     Safe:
2109       %A = undef
2110       %B = undef
2111       %C = undef
2112       %D = undef
2113       %E = undef
2114       %F = undef
2115
2116 This example points out that two '``undef``' operands are not
2117 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2118 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2119 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2120 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2121 its value over its "live range". This is true because the variable
2122 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2123 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2124 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2125 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2126 uses with" concept would not hold.
2127
2128 .. code-block:: llvm
2129
2130       %A = fdiv undef, %X
2131       %B = fdiv %X, undef
2132     Safe:
2133       %A = undef
2134     b: unreachable
2135
2136 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2137 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2138 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2139 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2140 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2141 However, in the second example, we can make a more aggressive
2142 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2143 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2144 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2145 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2146 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2147 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2148
2149 .. code-block:: llvm
2150
2151     a:  store undef -> %X
2152     b:  store %X -> undef
2153     Safe:
2154     a: <deleted>
2155     b: unreachable
2156
2157 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2158 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2159 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2160 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2161 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2162
2163 .. _poisonvalues:
2164
2165 Poison Values
2166 -------------
2167
2168 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2169 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2170 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2171 which results in undefined behavior.
2172
2173 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2174 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2175 the ``nsw`` flag.
2176
2177 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2178
2179 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2180 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2181    their dynamic predecessor basic block.
2182 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2183    in the dynamic callers of their functions.
2184 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2185    instructions that dynamically transfer control back to them.
2186 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2187    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2188    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2189 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2190    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2191    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2192    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2193 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2194    most recent preceding instruction with externally visible side
2195    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2196    operations <volatile>`.)
2197 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2198    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2199    multiple successors and the instruction is always executed when
2200    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2201    when control is transferred to another.
2202 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2203    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2204    be different if the terminator had transferred control to a different
2205    successor.
2206 -  Dependence is transitive.
2207
2208 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2209 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2210 on a poison value has undefined behavior.
2211
2212 Here are some examples:
2213
2214 .. code-block:: llvm
2215
2216     entry:
2217       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2218       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2219       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2220       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2221
2222       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2223       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2224
2225       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2226
2227       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2228       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2229       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2230       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2231
2232       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2233       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2234
2235     true:
2236       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2237                                            ; it has undefined behavior.
2238       br label %end
2239
2240     end:
2241       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2242                                            ; Both edges into this PHI are
2243                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2244                                            ; always results in a poison value.
2245
2246       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2247                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2248                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2249
2250       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2251                                            ; The same branch again, but this time the
2252                                            ; true block doesn't have side effects.
2253
2254     second_true:
2255       ; No side effects!
2256       ret void
2257
2258     second_end:
2259       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2260                                            ; on the store in %end. Also, it is
2261                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2262                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2263                                            ; behavior in this example).
2264
2265 .. _blockaddress:
2266
2267 Addresses of Basic Blocks
2268 -------------------------
2269
2270 ``blockaddress(@function, %block)``
2271
2272 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2273 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2274 Taking the address of the entry block is illegal.
2275
2276 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2277 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2278 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2279 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2280 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2281 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2282 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2283 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2284 instruction.
2285
2286 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2287 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2288
2289 .. _constantexprs:
2290
2291 Constant Expressions
2292 --------------------
2293
2294 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2295 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2296 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2297 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2298 The following is the syntax for constant expressions:
2299
2300 ``trunc (CST to TYPE)``
2301     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2302     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2303 ``zext (CST to TYPE)``
2304     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2305     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2306 ``sext (CST to TYPE)``
2307     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2308     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2309 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2310     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2311     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2312     must be floating point.
2313 ``fpext (CST to TYPE)``
2314     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2315     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2316     floating point.
2317 ``fptoui (CST to TYPE)``
2318     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2319     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2320     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2321     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2322     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2323 ``fptosi (CST to TYPE)``
2324     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2325     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2326     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2327     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2328     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2329 ``uitofp (CST to TYPE)``
2330     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2331     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2332     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2333     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2334     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2335 ``sitofp (CST to TYPE)``
2336     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2337     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2338     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2339     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2340     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2341 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2342     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2343     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2344     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2345     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2346 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2347     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2348     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2349     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2350     This one is *really* dangerous!
2351 ``bitcast (CST to TYPE)``
2352     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2353     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2354     instruction <i_bitcast>`.
2355 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2356     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2357     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2358     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2359     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2360 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2361     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2362 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2363     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2364 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2365     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2366 ``extractelement (VAL, IDX)``
2367     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2368     constants.
2369 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2370     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2371     constants.
2372 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2373     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2374     constants.
2375 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2376     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2377     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2378     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2379     least one index value must be specified.
2380 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2381     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2382     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2383     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2384     value must be specified.
2385 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2386     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2387     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2388     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2389     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2390     operations on floating point values are allowed).
2391
2392 Other Values
2393 ============
2394
2395 .. _inlineasmexprs:
2396
2397 Inline Assembler Expressions
2398 ----------------------------
2399
2400 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2401 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2402 value represents the inline assembler as a string (containing the
2403 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2404 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2405 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2406 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2407 assembler expression is:
2408
2409 .. code-block:: llvm
2410
2411     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2412
2413 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2414 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2415 Thus, typically we have:
2416
2417 .. code-block:: llvm
2418
2419     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2420
2421 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2422 marked as having side effects. This is done through the use of the
2423 '``sideeffect``' keyword, like so:
2424
2425 .. code-block:: llvm
2426
2427     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2428
2429 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2430 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2431 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2432 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2433 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2434 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2435
2436 .. code-block:: llvm
2437
2438     call void asm alignstack "eieio", ""()
2439
2440 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2441 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2442 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2443 the only supported dialects. An example is:
2444
2445 .. code-block:: llvm
2446
2447     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2448
2449 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2450 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2451 keyword last.
2452
2453 Inline Asm Metadata
2454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2455
2456 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2457 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2458 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2459 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2460 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2461 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2462 it. For example:
2463
2464 .. code-block:: llvm
2465
2466     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2467     ...
2468     !42 = !{ i32 1234567 }
2469
2470 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2471 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2472 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2473 occurs on.
2474
2475 .. _metadata:
2476
2477 Metadata Nodes and Metadata Strings
2478 -----------------------------------
2479
2480 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2481 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2482 code generator. One example application of metadata is source-level
2483 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2484 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2485 preceding exclamation point ('``!``').
2486
2487 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2488 contain any character by escaping non-printable characters with
2489 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2490 "``!"test\00"``".
2491
2492 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2493 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2494 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2495 their operand. For example:
2496
2497 .. code-block:: llvm
2498
2499     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2500
2501 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2502 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2503 example:
2504
2505 .. code-block:: llvm
2506
2507     !foo =  metadata !{!4, !3}
2508
2509 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2510 function is using two metadata arguments:
2511
2512 .. code-block:: llvm
2513
2514     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2515
2516 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2517 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2518
2519 .. code-block:: llvm
2520
2521     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2522
2523 More information about specific metadata nodes recognized by the
2524 optimizers and code generator is found below.
2525
2526 '``tbaa``' Metadata
2527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2528
2529 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2530 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2531 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2532 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2533 custom alias analysis behavior for other languages.
2534
2535 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2536 to three fields, e.g.:
2537
2538 .. code-block:: llvm
2539
2540     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2541     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2542     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2543     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2544
2545 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2546 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2547 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2548 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2549 common names.
2550
2551 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2552 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2553 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2554 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2555 from multiple front-ends is handled conservatively.
2556
2557 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2558 indicates that the type is "constant" (meaning
2559 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2560 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2561
2562 '``tbaa.struct``' Metadata
2563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2564
2565 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2566 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2567 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2568 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2569 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2570 of the aggregate.
2571
2572 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2573 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2574
2575 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2576 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2577 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2578 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2579 its tbaa tag. e.g.:
2580
2581 .. code-block:: llvm
2582
2583     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2584
2585 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2586 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2587 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2588
2589 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2590 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2591 does not carry useful data and need not be preserved.
2592
2593 '``fpmath``' Metadata
2594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2595
2596 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2597 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2598 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2599 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2600 it. ULP is defined as follows:
2601
2602     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2603     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2604     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2605     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2606     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2607
2608 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2609 number representing the maximum relative error, for example:
2610
2611 .. code-block:: llvm
2612
2613     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2614
2615 '``range``' Metadata
2616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2617
2618 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2619 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2620 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2621 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2622 pair has the following properties:
2623
2624 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2625 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2626 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2627 -  The range is allowed to wrap.
2628 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2629    ``a!=b``.
2630
2631 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2632 they must be non-contiguous.
2633
2634 Examples:
2635
2636 .. code-block:: llvm
2637
2638       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2639       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2640       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2641       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2642     ...
2643     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2644     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2645     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2646     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2647
2648 '``llvm.loop``'
2649 ^^^^^^^^^^^^^^^
2650
2651 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2652 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2653 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2654 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2655 specified with the name ``llvm.loop``.
2656
2657 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2658 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2659 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2660 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2661 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2662 constructs:
2663
2664 .. code-block:: llvm
2665
2666     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2667     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2668
2669 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2670 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2671 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2672 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2673
2674 .. code-block:: llvm
2675
2676       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2677     ...
2678     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2679     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2680
2681 '``llvm.mem``'
2682 ^^^^^^^^^^^^^^^
2683
2684 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2685 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2686
2687 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2689
2690 For a loop to be parallel, in addition to using
2691 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2692 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2693 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2694 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2695 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2696 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2697 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2698 body.
2699
2700 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2701 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2702 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706    for.body:
2707      ...
2708      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2709      ...
2710      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2711      ...
2712      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2713
2714    for.end:
2715    ...
2716    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2717
2718 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2719 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2720 the loop identifier metadata node directly:
2721
2722 .. code-block:: llvm
2723
2724    outer.for.body:
2725    ...
2726
2727    inner.for.body:
2728      ...
2729      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2730      ...
2731      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2732      ...
2733      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2734
2735    inner.for.end:
2736      ...
2737      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2738      ...
2739      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2740      ...
2741      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2742
2743    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2744    ...
2745    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2746    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2747    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2748
2749 '``llvm.vectorizer``'
2750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2751
2752 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2753 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2754
2755 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2756 loop identification metadata.
2757
2758 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2760
2761 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2762 loop exactly ``N`` times.
2763
2764 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2765 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2766
2767 .. code-block:: llvm
2768
2769    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2770
2771 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2772 loop.
2773
2774 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2775 determined automatically.
2776
2777 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2779
2780 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2781 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2782 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2783 it believes it is valid to do so.
2784
2785 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2786 operand is an integer specifying the width. For example:
2787
2788 .. code-block:: llvm
2789
2790    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2791
2792 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2793 loop.
2794
2795 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2796 automatically.
2797
2798 Module Flags Metadata
2799 =====================
2800
2801 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2802 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2803 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2804 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2805 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2806 look it up.
2807
2808 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2809 Each triplet has the following form:
2810
2811 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2812    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2813    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2814    described below.
2815 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2816    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2817    including entries with the **Require** behavior).
2818 -  The third element is the value of the flag.
2819
2820 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2821 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2822 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2823 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2824 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2825 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2826
2827 The following behaviors are supported:
2828
2829 .. list-table::
2830    :header-rows: 1
2831    :widths: 10 90
2832
2833    * - Value
2834      - Behavior
2835
2836    * - 1
2837      - **Error**
2838            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2839            is that of the operands.
2840
2841    * - 2
2842      - **Warning**
2843            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2844            operand for the flag from the first module being linked.
2845
2846    * - 3
2847      - **Require**
2848            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2849            specified value after linking is performed. The value must be a
2850            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2851            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2852            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2853            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2854            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2855
2856    * - 4
2857      - **Override**
2858            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2859            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2860            differ, an error will be emitted.
2861
2862    * - 5
2863      - **Append**
2864            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2865
2866    * - 6
2867      - **AppendUnique**
2868            Appends the two values, which are required to be metadata
2869            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2870            during the append operation.
2871
2872 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2873 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2874 value) or **Override**.
2875
2876 An example of module flags:
2877
2878 .. code-block:: llvm
2879
2880     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2881     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2882     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2883     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2884       metadata !{
2885         metadata !"foo", i32 1
2886       }
2887     }
2888     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2889
2890 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2891    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2892    values are not equal.
2893
2894 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2895    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2896    '37'.
2897
2898 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2899    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2900    warning if their values are not equal.
2901
2902 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2903
2904    ::
2905
2906        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2907
2908    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2909    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2910    performed.
2911
2912 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2913 ----------------------------------------------------
2914
2915 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2916 collection in a special section called "image info". The metadata
2917 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2918 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2919 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2920 be merged rather than appended together.
2921
2922 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2923 following key-value pairs:
2924
2925 .. list-table::
2926    :header-rows: 1
2927    :widths: 30 70
2928
2929    * - Key
2930      - Value
2931
2932    * - ``Objective-C Version``
2933      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2934
2935    * - ``Objective-C Image Info Version``
2936      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2937        always 0.
2938
2939    * - ``Objective-C Image Info Section``
2940      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2941        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2942        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2943        Objective-C ABI version 2.
2944
2945    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2946      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2947        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2948        collection supported.
2949
2950    * - ``Objective-C GC Only``
2951      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2952        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2953        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2954
2955 Some important flag interactions:
2956
2957 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2958    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2959    2, then the resulting module has the
2960    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2961 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2962    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2963
2964 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2965 --------------------------------------------
2966
2967 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2968 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2969 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2970 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2971
2972 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2973 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2974 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2975 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2976 list of metadata strings defining linker options.
2977
2978 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2979 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2980 framework::
2981
2982     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2983        metadata !{
2984           metadata !{ metadata !"-lz" },
2985           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2986     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2987
2988 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2989 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2990 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2991 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2992 assembly writer or object file emitter.
2993
2994 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2995 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2996 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2997
2998 .. _intrinsicglobalvariables:
2999
3000 Intrinsic Global Variables
3001 ==========================
3002
3003 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3004 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3005 All globals of this sort should have a section specified as
3006 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3007 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3008
3009 .. _gv_llvmused:
3010
3011 The '``llvm.used``' Global Variable
3012 -----------------------------------
3013
3014 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3015 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3016 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3017 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3018 use of it is:
3019
3020 .. code-block:: llvm
3021
3022     @X = global i8 4
3023     @Y = global i32 123
3024
3025     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3026        i8* @X,
3027        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3028     ], section "llvm.metadata"
3029
3030 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3031 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3032 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3033 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3034 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3035 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3036 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3037
3038 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3039 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3040 molesting the symbol.
3041
3042 .. _gv_llvmcompilerused:
3043
3044 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3045 --------------------------------------------
3046
3047 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3048 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3049 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3050 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3051 by ``@llvm.used``.
3052
3053 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3054 and should not be exposed to source languages.
3055
3056 .. _gv_llvmglobalctors:
3057
3058 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3059 -------------------------------------------
3060
3061 .. code-block:: llvm
3062
3063     %0 = type { i32, void ()* }
3064     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3065
3066 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3067 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3068 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3069 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3070 is not defined.
3071
3072 .. _llvmglobaldtors:
3073
3074 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3075 -------------------------------------------
3076
3077 .. code-block:: llvm
3078
3079     %0 = type { i32, void ()* }
3080     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3081
3082 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3083 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3084 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3085 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3086 defined.
3087
3088 Instruction Reference
3089 =====================
3090
3091 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3092 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3093 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3094 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3095 :ref:`other instructions <otherops>`.
3096
3097 .. _terminators:
3098
3099 Terminator Instructions
3100 -----------------------
3101
3102 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3103 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3104 block should be executed after the current block is finished. These
3105 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3106 control flow, not values (the one exception being the
3107 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3108
3109 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3110 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3111 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3112 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3113
3114 .. _i_ret:
3115
3116 '``ret``' Instruction
3117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3118
3119 Syntax:
3120 """""""
3121
3122 ::
3123
3124       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3125       ret void                 ; Return from void function
3126
3127 Overview:
3128 """""""""
3129
3130 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3131 a value) from a function back to the caller.
3132
3133 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3134 value and then causes control flow, and one that just causes control
3135 flow to occur.
3136
3137 Arguments:
3138 """"""""""
3139
3140 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3141 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3142 class <t_firstclass>`' type.
3143
3144 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3145 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3146 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3147 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3148 value.
3149
3150 Semantics:
3151 """"""""""
3152
3153 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3154 the calling function's context. If the caller is a
3155 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3156 instruction after the call. If the caller was an
3157 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3158 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3159 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3160 value.
3161
3162 Example:
3163 """"""""
3164
3165 .. code-block:: llvm
3166
3167       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3168       ret void                        ; Return from a void function
3169       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3170
3171 .. _i_br:
3172
3173 '``br``' Instruction
3174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3175
3176 Syntax:
3177 """""""
3178
3179 ::
3180
3181       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3182       br label <dest>          ; Unconditional branch
3183
3184 Overview:
3185 """""""""
3186
3187 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3188 different basic block in the current function. There are two forms of
3189 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3190 unconditional branch.
3191
3192 Arguments:
3193 """"""""""
3194
3195 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3196 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3197 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3198
3199 Semantics:
3200 """"""""""
3201
3202 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3203 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3204 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3205 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3206
3207 Example:
3208 """"""""
3209
3210 .. code-block:: llvm
3211
3212     Test:
3213       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3214       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3215     IfEqual:
3216       ret i32 1
3217     IfUnequal:
3218       ret i32 0
3219
3220 .. _i_switch:
3221
3222 '``switch``' Instruction
3223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3224
3225 Syntax:
3226 """""""
3227
3228 ::
3229
3230       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3231
3232 Overview:
3233 """""""""
3234
3235 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3236 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3237 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3238 destinations.
3239
3240 Arguments:
3241 """"""""""
3242
3243 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3244 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3245 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3246 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3247
3248 Semantics:
3249 """"""""""
3250
3251 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3252 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3253 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3254 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3255 to the default destination.
3256
3257 Implementation:
3258 """""""""""""""
3259
3260 Depending on properties of the target machine and the particular
3261 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3262 different ways. For example, it could be generated as a series of
3263 chained conditional branches or with a lookup table.
3264
3265 Example:
3266 """"""""
3267
3268 .. code-block:: llvm
3269
3270      ; Emulate a conditional br instruction
3271      %Val = zext i1 %value to i32
3272      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3273
3274      ; Emulate an unconditional br instruction
3275      switch i32 0, label %dest [ ]
3276
3277      ; Implement a jump table:
3278      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3279                                          i32 1, label %onone
3280                                          i32 2, label %ontwo ]
3281
3282 .. _i_indirectbr:
3283
3284 '``indirectbr``' Instruction
3285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3286
3287 Syntax:
3288 """""""
3289
3290 ::
3291
3292       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3293
3294 Overview:
3295 """""""""
3296
3297 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3298 label within the current function, whose address is specified by
3299 "``address``". Address must be derived from a
3300 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3301
3302 Arguments:
3303 """"""""""
3304
3305 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3306 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3307 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3308 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3309
3310 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3311 accurate understanding of the CFG.
3312
3313 Semantics:
3314 """"""""""
3315
3316 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3317 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3318 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3319 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3320
3321 Implementation:
3322 """""""""""""""
3323
3324 This is typically implemented with a jump through a register.
3325
3326 Example:
3327 """"""""
3328
3329 .. code-block:: llvm
3330
3331      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3332
3333 .. _i_invoke:
3334
3335 '``invoke``' Instruction
3336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3337
3338 Syntax:
3339 """""""
3340
3341 ::
3342
3343       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3344                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3345
3346 Overview:
3347 """""""""
3348
3349 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3350 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3351 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3352 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3353 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3354 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3355 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3356 nearest "exception" label.
3357
3358 The '``exception``' label is a `landing
3359 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3360 '``exception``' label is required to have the
3361 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3362 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3363 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3364 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3365 instruction, so that the important information contained within the
3366 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3367
3368 Arguments:
3369 """"""""""
3370
3371 This instruction requires several arguments:
3372
3373 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3374    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3375    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3376 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3377    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3378    are valid here.
3379 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3380    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3381    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3382    branching off an arbitrary pointer to function value.
3383 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3384    function to be invoked.
3385 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3386    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3387    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3388    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3389    extra arguments can be specified.
3390 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3391    executes a '``ret``' instruction.
3392 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3393    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3394    mechanism.
3395 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3396    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3397    attributes are valid here.
3398
3399 Semantics:
3400 """"""""""
3401
3402 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3403 instruction in most regards. The primary difference is that it
3404 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3405 library to unwind the stack.
3406
3407 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3408 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3409 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3410 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3411
3412 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3413 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3414 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3415 return value is available.
3416
3417 Example:
3418 """"""""
3419
3420 .. code-block:: llvm
3421
3422       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3423                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3424       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3425                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3426
3427 .. _i_resume:
3428
3429 '``resume``' Instruction
3430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3431
3432 Syntax:
3433 """""""
3434
3435 ::
3436
3437       resume <type> <value>
3438
3439 Overview:
3440 """""""""
3441
3442 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3443 successors.
3444
3445 Arguments:
3446 """"""""""
3447
3448 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3449 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3450 function.
3451
3452 Semantics:
3453 """"""""""
3454
3455 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3456 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3457 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3458
3459 Example:
3460 """"""""
3461
3462 .. code-block:: llvm
3463
3464       resume { i8*, i32 } %exn
3465
3466 .. _i_unreachable:
3467
3468 '``unreachable``' Instruction
3469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3470
3471 Syntax:
3472 """""""
3473
3474 ::
3475
3476       unreachable
3477
3478 Overview:
3479 """""""""
3480
3481 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3482 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3483 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3484 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3485
3486 Semantics:
3487 """"""""""
3488
3489 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3490
3491 .. _binaryops:
3492
3493 Binary Operations
3494 -----------------
3495
3496 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3497 They require two operands of the same type, execute an operation on
3498 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3499 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3500 result value has the same type as its operands.
3501
3502 There are several different binary operators:
3503
3504 .. _i_add:
3505
3506 '``add``' Instruction
3507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3508
3509 Syntax:
3510 """""""
3511
3512 ::
3513
3514       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3515       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3516       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3517       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3518
3519 Overview:
3520 """""""""
3521
3522 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3523
3524 Arguments:
3525 """"""""""
3526
3527 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3528 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3529 arguments must have identical types.
3530
3531 Semantics:
3532 """"""""""
3533
3534 The value produced is the integer sum of the two operands.
3535
3536 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3537 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3538 the result.
3539
3540 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3541 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3542
3543 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3544 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3545 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3546 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3547
3548 Example:
3549 """"""""
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3554
3555 .. _i_fadd:
3556
3557 '``fadd``' Instruction
3558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3559
3560 Syntax:
3561 """""""
3562
3563 ::
3564
3565       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3566
3567 Overview:
3568 """""""""
3569
3570 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3571
3572 Arguments:
3573 """"""""""
3574
3575 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3576 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3577 Both arguments must have identical types.
3578
3579 Semantics:
3580 """"""""""
3581
3582 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3583 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3584 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3585 optimizations:
3586
3587 Example:
3588 """"""""
3589
3590 .. code-block:: llvm
3591
3592       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3593
3594 '``sub``' Instruction
3595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3596
3597 Syntax:
3598 """""""
3599
3600 ::
3601
3602       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3603       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3604       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3605       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3606
3607 Overview:
3608 """""""""
3609
3610 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3611
3612 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3613 instruction present in most other intermediate representations.
3614
3615 Arguments:
3616 """"""""""
3617
3618 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3619 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3620 arguments must have identical types.
3621
3622 Semantics:
3623 """"""""""
3624
3625 The value produced is the integer difference of the two operands.
3626
3627 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3628 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3629 the result.
3630
3631 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3632 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3633
3634 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3635 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3636 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3637 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3638
3639 Example:
3640 """"""""
3641
3642 .. code-block:: llvm
3643
3644       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3645       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3646
3647 .. _i_fsub:
3648
3649 '``fsub``' Instruction
3650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3651
3652 Syntax:
3653 """""""
3654
3655 ::
3656
3657       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3658
3659 Overview:
3660 """""""""
3661
3662 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3663
3664 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3665 instruction present in most other intermediate representations.
3666
3667 Arguments:
3668 """"""""""
3669
3670 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3671 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3672 Both arguments must have identical types.
3673
3674 Semantics:
3675 """"""""""
3676
3677 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3678 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3679 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3680 unsafe floating point optimizations:
3681
3682 Example:
3683 """"""""
3684
3685 .. code-block:: llvm
3686
3687       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3688       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3689
3690 '``mul``' Instruction
3691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3692
3693 Syntax:
3694 """""""
3695
3696 ::
3697
3698       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3699       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3700       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3701       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3702
3703 Overview:
3704 """""""""
3705
3706 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3707
3708 Arguments:
3709 """"""""""
3710
3711 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3712 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3713 arguments must have identical types.
3714
3715 Semantics:
3716 """"""""""
3717
3718 The value produced is the integer product of the two operands.
3719
3720 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3721 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3722 bit width of the result.
3723
3724 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3725 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3726 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3727 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3728 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3729 product.
3730
3731 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3732 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3733 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3734 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3735
3736 Example:
3737 """"""""
3738
3739 .. code-block:: llvm
3740
3741       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3742
3743 .. _i_fmul:
3744
3745 '``fmul``' Instruction
3746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3747
3748 Syntax:
3749 """""""
3750
3751 ::
3752
3753       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3754
3755 Overview:
3756 """""""""
3757
3758 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3759
3760 Arguments:
3761 """"""""""
3762
3763 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3764 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3765 Both arguments must have identical types.
3766
3767 Semantics:
3768 """"""""""
3769
3770 The value produced is the floating point product of the two operands.
3771 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3772 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3773 unsafe floating point optimizations:
3774
3775 Example:
3776 """"""""
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3781
3782 '``udiv``' Instruction
3783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3784
3785 Syntax:
3786 """""""
3787
3788 ::
3789
3790       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3791       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3792
3793 Overview:
3794 """""""""
3795
3796 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3797
3798 Arguments:
3799 """"""""""
3800
3801 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3802 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3803 arguments must have identical types.
3804
3805 Semantics:
3806 """"""""""
3807
3808 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3809
3810 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3811 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3812
3813 Division by zero leads to undefined behavior.
3814
3815 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3816 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3817 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3818
3819 Example:
3820 """"""""
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3825
3826 '``sdiv``' Instruction
3827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3828
3829 Syntax:
3830 """""""
3831
3832 ::
3833
3834       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3835       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3836
3837 Overview:
3838 """""""""
3839
3840 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3841
3842 Arguments:
3843 """"""""""
3844
3845 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3846 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3847 arguments must have identical types.
3848
3849 Semantics:
3850 """"""""""
3851
3852 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3853 rounded towards zero.
3854
3855 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3856 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3857
3858 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3859 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3860 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3861
3862 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3863 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3864
3865 Example:
3866 """"""""
3867
3868 .. code-block:: llvm
3869
3870       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3871
3872 .. _i_fdiv:
3873
3874 '``fdiv``' Instruction
3875 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3876
3877 Syntax:
3878 """""""
3879
3880 ::
3881
3882       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3883
3884 Overview:
3885 """""""""
3886
3887 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3888
3889 Arguments:
3890 """"""""""
3891
3892 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3893 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3894 Both arguments must have identical types.
3895
3896 Semantics:
3897 """"""""""
3898
3899 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3900 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3901 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3902 unsafe floating point optimizations:
3903
3904 Example:
3905 """"""""
3906
3907 .. code-block:: llvm
3908
3909       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3910
3911 '``urem``' Instruction
3912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3913
3914 Syntax:
3915 """""""
3916
3917 ::
3918
3919       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3920
3921 Overview:
3922 """""""""
3923
3924 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3925 division of its two arguments.
3926
3927 Arguments:
3928 """"""""""
3929
3930 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3931 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3932 arguments must have identical types.
3933
3934 Semantics:
3935 """"""""""
3936
3937 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3938 This instruction always performs an unsigned division to get the
3939 remainder.
3940
3941 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3942 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3943
3944 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3945
3946 Example:
3947 """"""""
3948
3949 .. code-block:: llvm
3950
3951       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3952
3953 '``srem``' Instruction
3954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3955
3956 Syntax:
3957 """""""
3958
3959 ::
3960
3961       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3962
3963 Overview:
3964 """""""""
3965
3966 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3967 division of its two operands. This instruction can also take
3968 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3969 must be integers.
3970
3971 Arguments:
3972 """"""""""
3973
3974 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3975 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3976 arguments must have identical types.
3977
3978 Semantics:
3979 """"""""""
3980
3981 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3982 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3983 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3984 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3985 difference, see `The Math
3986 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3987 table of how this is implemented in various languages, please see
3988 `Wikipedia: modulo
3989 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3990
3991 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3992 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3993
3994 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3995 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3996 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3997 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3998 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3999 result of the division and the remainder.)
4000
4001 Example:
4002 """"""""
4003
4004 .. code-block:: llvm
4005
4006       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4007
4008 .. _i_frem:
4009
4010 '``frem``' Instruction
4011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4012
4013 Syntax:
4014 """""""
4015
4016 ::
4017
4018       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4019
4020 Overview:
4021 """""""""
4022
4023 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4024 its two operands.
4025
4026 Arguments:
4027 """"""""""
4028
4029 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4030 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4031 Both arguments must have identical types.
4032
4033 Semantics:
4034 """"""""""
4035
4036 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4037 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4038 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4039 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4040
4041 Example:
4042 """"""""
4043
4044 .. code-block:: llvm
4045
4046       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4047
4048 .. _bitwiseops:
4049
4050 Bitwise Binary Operations
4051 -------------------------
4052
4053 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4054 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4055 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4056 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4057 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4058
4059 '``shl``' Instruction
4060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4061
4062 Syntax:
4063 """""""
4064
4065 ::
4066
4067       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4068       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4069       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4070       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4071
4072 Overview:
4073 """""""""
4074
4075 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4076 a specified number of bits.
4077
4078 Arguments:
4079 """"""""""
4080
4081 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4082 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4083 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4084
4085 Semantics:
4086 """"""""""
4087
4088 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4089 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4090 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4091 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4092 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4093 in ``op2``.
4094
4095 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4096 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4097 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4098 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4099 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4100 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4101 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4102
4103 Example:
4104 """"""""
4105
4106 .. code-block:: llvm
4107
4108       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4109       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4110       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4111       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4112       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4113
4114 '``lshr``' Instruction
4115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4116
4117 Syntax:
4118 """""""
4119
4120 ::
4121
4122       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4123       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4124
4125 Overview:
4126 """""""""
4127
4128 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4129 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4130
4131 Arguments:
4132 """"""""""
4133
4134 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4135 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4136 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4137
4138 Semantics:
4139 """"""""""
4140
4141 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4142 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4143 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4144 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4145 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4146 corresponding shift amount in ``op2``.
4147
4148 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4149 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4150 non-zero.
4151
4152 Example:
4153 """"""""
4154
4155 .. code-block:: llvm
4156
4157       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4158       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4159       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4160       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4161       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4162       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4163
4164 '``ashr``' Instruction
4165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4166
4167 Syntax:
4168 """""""
4169
4170 ::
4171
4172       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4173       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4174
4175 Overview:
4176 """""""""
4177
4178 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4179 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4180 extension.
4181
4182 Arguments:
4183 """"""""""
4184
4185 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4186 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4187 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4188
4189 Semantics:
4190 """"""""""
4191
4192 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4193 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4194 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4195 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4196 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4197 corresponding shift amount in ``op2``.
4198
4199 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4200 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4201 non-zero.
4202
4203 Example:
4204 """"""""
4205
4206 .. code-block:: llvm
4207
4208       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4209       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4210       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4211       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4212       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4213       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4214
4215 '``and``' Instruction
4216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4217
4218 Syntax:
4219 """""""
4220
4221 ::
4222
4223       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4224
4225 Overview:
4226 """""""""
4227
4228 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4229 operands.
4230
4231 Arguments:
4232 """"""""""
4233
4234 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4235 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4236 arguments must have identical types.
4237
4238 Semantics:
4239 """"""""""
4240
4241 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4242
4243 +-----+-----+-----+
4244 | In0 | In1 | Out |
4245 +-----+-----+-----+
4246 |   0 |   0 |   0 |
4247 +-----+-----+-----+
4248 |   0 |   1 |   0 |
4249 +-----+-----+-----+
4250 |   1 |   0 |   0 |
4251 +-----+-----+-----+
4252 |   1 |   1 |   1 |
4253 +-----+-----+-----+
4254
4255 Example:
4256 """"""""
4257
4258 .. code-block:: llvm
4259
4260       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4261       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4262       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4263
4264 '``or``' Instruction
4265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4266
4267 Syntax:
4268 """""""
4269
4270 ::
4271
4272       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4273
4274 Overview:
4275 """""""""
4276
4277 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4278 two operands.
4279
4280 Arguments:
4281 """"""""""
4282
4283 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4284 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4285 arguments must have identical types.
4286
4287 Semantics:
4288 """"""""""
4289
4290 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4291
4292 +-----+-----+-----+
4293 | In0 | In1 | Out |
4294 +-----+-----+-----+
4295 |   0 |   0 |   0 |
4296 +-----+-----+-----+
4297 |   0 |   1 |   1 |
4298 +-----+-----+-----+
4299 |   1 |   0 |   1 |
4300 +-----+-----+-----+
4301 |   1 |   1 |   1 |
4302 +-----+-----+-----+
4303
4304 Example:
4305 """"""""
4306
4307 ::
4308
4309       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4310       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4311       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4312
4313 '``xor``' Instruction
4314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4315
4316 Syntax:
4317 """""""
4318
4319 ::
4320
4321       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4322
4323 Overview:
4324 """""""""
4325
4326 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4327 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4328 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4329
4330 Arguments:
4331 """"""""""
4332
4333 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4334 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4335 arguments must have identical types.
4336
4337 Semantics:
4338 """"""""""
4339
4340 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4341
4342 +-----+-----+-----+
4343 | In0 | In1 | Out |
4344 +-----+-----+-----+
4345 |   0 |   0 |   0 |
4346 +-----+-----+-----+
4347 |   0 |   1 |   1 |
4348 +-----+-----+-----+
4349 |   1 |   0 |   1 |
4350 +-----+-----+-----+
4351 |   1 |   1 |   0 |
4352 +-----+-----+-----+
4353
4354 Example:
4355 """"""""
4356
4357 .. code-block:: llvm
4358
4359       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4360       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4361       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4362       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4363
4364 Vector Operations
4365 -----------------
4366
4367 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4368 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4369 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4370 While LLVM does directly support these vector operations, many
4371 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4372 take full advantage of a specific target.
4373
4374 .. _i_extractelement:
4375
4376 '``extractelement``' Instruction
4377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4378
4379 Syntax:
4380 """""""
4381
4382 ::
4383
4384       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4385
4386 Overview:
4387 """""""""
4388
4389 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4390 from a vector at a specified index.
4391
4392 Arguments:
4393 """"""""""
4394
4395 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4396 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4397 the position from which to extract the element. The index may be a
4398 variable.
4399
4400 Semantics:
4401 """"""""""
4402
4403 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4404 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4405 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4406
4407 Example:
4408 """"""""
4409
4410 .. code-block:: llvm
4411
4412       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4413
4414 .. _i_insertelement:
4415
4416 '``insertelement``' Instruction
4417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4418
4419 Syntax:
4420 """""""
4421
4422 ::
4423
4424       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4425
4426 Overview:
4427 """""""""
4428
4429 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4430 vector at a specified index.
4431
4432 Arguments:
4433 """"""""""
4434
4435 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4436 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4437 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4438 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4439 index may be a variable.
4440
4441 Semantics:
4442 """"""""""
4443
4444 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4445 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4446 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4447 undefined.
4448
4449 Example:
4450 """"""""
4451
4452 .. code-block:: llvm
4453
4454       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4455
4456 .. _i_shufflevector:
4457
4458 '``shufflevector``' Instruction
4459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4460
4461 Syntax:
4462 """""""
4463
4464 ::
4465
4466       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4467
4468 Overview:
4469 """""""""
4470
4471 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4472 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4473 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4474
4475 Arguments:
4476 """"""""""
4477
4478 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4479 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4480 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4481 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4482 same as the element type of the first two operands.
4483
4484 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4485 constant integer or undef values.
4486
4487 Semantics:
4488 """"""""""
4489
4490 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4491 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4492 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4493 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4494 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4495 only one vector.
4496
4497 Example:
4498 """"""""
4499
4500 .. code-block:: llvm
4501
4502       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4503                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4504       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4505                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4506       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4507                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4508       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4509                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4510
4511 Aggregate Operations
4512 --------------------
4513
4514 LLVM supports several instructions for working with
4515 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4516
4517 .. _i_extractvalue:
4518
4519 '``extractvalue``' Instruction
4520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4521
4522 Syntax:
4523 """""""
4524
4525 ::
4526
4527       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4528
4529 Overview:
4530 """""""""
4531
4532 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4533 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4534
4535 Arguments:
4536 """"""""""
4537
4538 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4539 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4540 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4541 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4542
4543 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4544
4545 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4546    omitted and assumed to be zero.
4547 -  At least one index must be specified.
4548 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4549
4550 Semantics:
4551 """"""""""
4552
4553 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4554 the index operands.
4555
4556 Example:
4557 """"""""
4558
4559 .. code-block:: llvm
4560
4561       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4562
4563 .. _i_insertvalue:
4564
4565 '``insertvalue``' Instruction
4566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4567
4568 Syntax:
4569 """""""
4570
4571 ::
4572
4573       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4574
4575 Overview:
4576 """""""""
4577
4578 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4579 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4580
4581 Arguments:
4582 """"""""""
4583
4584 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4585 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4586 a first-class value to insert. The following operands are constant
4587 indices indicating the position at which to insert the value in a
4588 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4589 to insert must have the same type as the value identified by the
4590 indices.
4591
4592 Semantics:
4593 """"""""""
4594
4595 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4596 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4597 indices is that of ``elt``.
4598
4599 Example:
4600 """"""""
4601
4602 .. code-block:: llvm
4603
4604       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4605       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4606       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4607
4608 .. _memoryops:
4609
4610 Memory Access and Addressing Operations
4611 ---------------------------------------
4612
4613 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4614 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4615 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4616 memory in LLVM.
4617
4618 .. _i_alloca:
4619
4620 '``alloca``' Instruction
4621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4622
4623 Syntax:
4624 """""""
4625
4626 ::
4627
4628       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4629
4630 Overview:
4631 """""""""
4632
4633 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4634 currently executing function, to be automatically released when this
4635 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4636 generic address space (address space zero).
4637
4638 Arguments:
4639 """"""""""
4640
4641 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4642 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4643 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4644 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4645 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4646 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4647 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4648 any convenient boundary compatible with the type.
4649
4650 '``type``' may be any sized type.
4651
4652 Semantics:
4653 """"""""""
4654
4655 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4656 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4657 memory is automatically released when the function returns. The
4658 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4659 variables that must have an address available. When the function returns
4660 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4661 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4662 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4663 is not specified.
4664
4665 Example:
4666 """"""""
4667
4668 .. code-block:: llvm
4669
4670       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4671       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4672       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4673       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4674
4675 .. _i_load:
4676
4677 '``load``' Instruction
4678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4679
4680 Syntax:
4681 """""""
4682
4683 ::
4684
4685       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4686       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4687       !<index> = !{ i32 1 }
4688
4689 Overview:
4690 """""""""
4691
4692 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4693
4694 Arguments:
4695 """"""""""
4696
4697 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4698 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4699 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4700 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4701 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4702 operations <volatile>`.
4703
4704 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4705 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4706 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4707 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4708 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4709 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4710 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4711 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4712 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4713 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4714 any defined semantics for atomic loads.
4715
4716 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4717 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4718 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4719 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4720 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4721 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4722 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4723
4724 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4725 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4726 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4727 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4728 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4729 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4730 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4731
4732 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4733 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4734 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4735 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4736 address points to memory which does not change value during program
4737 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4738 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4739
4740 Semantics:
4741 """"""""""
4742
4743 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4744 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4745 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4746 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4747 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4748 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4749 written using a store of the same type.
4750
4751 Examples:
4752 """""""""
4753
4754 .. code-block:: llvm
4755
4756       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4757       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4758       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4759
4760 .. _i_store:
4761
4762 '``store``' Instruction
4763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4764
4765 Syntax:
4766 """""""
4767
4768 ::
4769
4770       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4771       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4772
4773 Overview:
4774 """""""""
4775
4776 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4777
4778 Arguments:
4779 """"""""""
4780
4781 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4782 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4783 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4784 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4785 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4786 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4787 operations <volatile>`.
4788
4789 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4790 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4791 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4792 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4793 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4794 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4795 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4796 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4797 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4798 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4799 have any defined semantics for atomic stores.
4800
4801 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4802 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4803 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4804 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4805 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4806 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4807 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4808 safe.
4809
4810 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4811 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4812 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4813 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4814 be reused in the cache. The code generator may select special
4815 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4816 x86.
4817
4818 Semantics:
4819 """"""""""
4820
4821 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4822 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4823 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4824 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4825 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4826 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4827 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4828 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4829
4830 Example:
4831 """"""""
4832
4833 .. code-block:: llvm
4834
4835       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4836       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4837       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4838
4839 .. _i_fence:
4840
4841 '``fence``' Instruction
4842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4843
4844 Syntax:
4845 """""""
4846
4847 ::
4848
4849       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4850
4851 Overview:
4852 """""""""
4853
4854 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4855 between operations.
4856
4857 Arguments:
4858 """"""""""
4859
4860 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4861 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4862 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4863
4864 Semantics:
4865 """"""""""
4866
4867 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4868 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4869 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4870 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4871 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4872 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4873 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4874 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4875 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4876 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4877 *happens-before* edge.
4878
4879 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4880 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4881 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4882
4883 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4884 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4885 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4886
4887 Example:
4888 """"""""
4889
4890 .. code-block:: llvm
4891
4892       fence acquire                          ; yields {void}
4893       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4894
4895 .. _i_cmpxchg:
4896
4897 '``cmpxchg``' Instruction
4898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4899
4900 Syntax:
4901 """""""
4902
4903 ::
4904
4905       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4906
4907 Overview:
4908 """""""""
4909
4910 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4911 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4912 equal, it stores a new value into the memory.
4913
4914 Arguments:
4915 """"""""""
4916
4917 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4918 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4919 address, and a new value to place at that address if the compared values
4920 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4921 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4922 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4923 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4924 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4925 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4926 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4927
4928 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4929 synchronizes with other atomic operations.
4930
4931 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4932 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4933 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4934 respect to all other code in the system.
4935
4936 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4937 equal to the size in memory of the operand.
4938
4939 Semantics:
4940 """"""""""
4941
4942 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4943 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4944 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4945 returned.
4946
4947 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4948 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4949 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4950 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4951
4952 Example:
4953 """"""""
4954
4955 .. code-block:: llvm
4956
4957     entry:
4958       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4959       br label %loop
4960
4961     loop:
4962       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4963       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4964       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4965       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4966       br i1 %success, label %done, label %loop
4967
4968     done:
4969       ...
4970
4971 .. _i_atomicrmw:
4972
4973 '``atomicrmw``' Instruction
4974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4975
4976 Syntax:
4977 """""""
4978
4979 ::
4980
4981       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4982
4983 Overview:
4984 """""""""
4985
4986 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4987
4988 Arguments:
4989 """"""""""
4990
4991 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4992 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4993 operation. The operation must be one of the following keywords:
4994
4995 -  xchg
4996 -  add
4997 -  sub
4998 -  and
4999 -  nand
5000 -  or
5001 -  xor
5002 -  max
5003 -  min
5004 -  umax
5005 -  umin
5006
5007 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5008 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5009 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5010 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5011 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5012 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5013 operations <volatile>`.
5014
5015 Semantics:
5016 """"""""""
5017
5018 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5019 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5020 value at the location is returned. The modification is specified by the
5021 operation argument:
5022
5023 -  xchg: ``*ptr = val``
5024 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5025 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5026 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5027 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5028 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5029 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5030 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5031 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5032 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5033    comparison)
5034 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5035    comparison)
5036
5037 Example:
5038 """"""""
5039
5040 .. code-block:: llvm
5041
5042       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5043
5044 .. _i_getelementptr:
5045
5046 '``getelementptr``' Instruction
5047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5048
5049 Syntax:
5050 """""""
5051
5052 ::
5053
5054       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5055       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5056       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5057
5058 Overview:
5059 """""""""
5060
5061 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5062 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5063 address calculation only and does not access memory.
5064
5065 Arguments:
5066 """"""""""
5067
5068 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5069 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5070 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5071 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5072 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5073 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5074 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5075 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5076 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5077 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5078 would require loading the pointer before continuing calculation.
5079
5080 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5081 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5082 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5083 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5084 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5085 required to be constant. These integers are treated as signed values
5086 where relevant.
5087
5088 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5089 to LLVM:
5090
5091 .. code-block:: c
5092
5093     struct RT {
5094       char A;
5095       int B[10][20];
5096       char C;
5097     };
5098     struct ST {
5099       int X;
5100       double Y;
5101       struct RT Z;
5102     };
5103
5104     int *foo(struct ST *s) {
5105       return &s[1].Z.B[5][13];
5106     }
5107
5108 The LLVM code generated by Clang is:
5109
5110 .. code-block:: llvm
5111
5112     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5113     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5114
5115     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5116     entry:
5117       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5118       ret i32* %arrayidx
5119     }
5120
5121 Semantics:
5122 """"""""""
5123
5124 In the example above, the first index is indexing into the
5125 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5126 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5127 indexes into the third element of the structure, yielding a
5128 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5129 structure. The third index indexes into the second element of the
5130 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5131 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5132 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5133 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5134
5135 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5136 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5137 for the given testcase is equivalent to:
5138
5139 .. code-block:: llvm
5140
5141     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5142       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5143       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5144       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5145       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5146       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5147       ret i32* %t5
5148     }
5149
5150 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5151 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5152 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5153 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5154 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5155 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5156 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5157 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5158 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5159 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5160
5161 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5162 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5163 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5164 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5165 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5166 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5167 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5168 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5169 information.
5170
5171 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5172 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5173
5174 Example:
5175 """"""""
5176
5177 .. code-block:: llvm
5178
5179         ; yields [12 x i8]*:aptr
5180         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5181         ; yields i8*:vptr
5182         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5183         ; yields i8*:eptr
5184         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5185         ; yields i32*:iptr
5186         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5187
5188 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5189 must be a vector with the same number of elements. For example:
5190
5191 .. code-block:: llvm
5192
5193      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5194
5195 Conversion Operations
5196 ---------------------
5197
5198 The instructions in this category are the conversion instructions
5199 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5200 various bit conversions on the operand.
5201
5202 '``trunc .. to``' Instruction
5203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5204
5205 Syntax:
5206 """""""
5207
5208 ::
5209
5210       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5211
5212 Overview:
5213 """""""""
5214
5215 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5216
5217 Arguments:
5218 """"""""""
5219
5220 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5221 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5222 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5223 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5224 types are not allowed.
5225
5226 Semantics:
5227 """"""""""
5228
5229 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5230 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5231 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5232 It will always truncate bits.
5233
5234 Example:
5235 """"""""
5236
5237 .. code-block:: llvm
5238
5239       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5240       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5241       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5242       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5243
5244 '``zext .. to``' Instruction
5245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5246
5247 Syntax:
5248 """""""
5249
5250 ::
5251
5252       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5253
5254 Overview:
5255 """""""""
5256
5257 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5258
5259 Arguments:
5260 """"""""""
5261
5262 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5263 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5264 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5265 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5266
5267 Semantics:
5268 """"""""""
5269
5270 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5271 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5272
5273 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5274
5275 Example:
5276 """"""""
5277
5278 .. code-block:: llvm
5279
5280       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5281       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5282       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5283
5284 '``sext .. to``' Instruction
5285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5286
5287 Syntax:
5288 """""""
5289
5290 ::
5291
5292       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5293
5294 Overview:
5295 """""""""
5296
5297 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5298
5299 Arguments:
5300 """"""""""
5301
5302 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5303 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5304 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5305 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5306
5307 Semantics:
5308 """"""""""
5309
5310 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5311 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5312 of the type ``ty2``.
5313
5314 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5315
5316 Example:
5317 """"""""
5318
5319 .. code-block:: llvm
5320
5321       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5322       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5323       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5324
5325 '``fptrunc .. to``' Instruction
5326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5327
5328 Syntax:
5329 """""""
5330
5331 ::
5332
5333       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5334
5335 Overview:
5336 """""""""
5337
5338 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5339
5340 Arguments:
5341 """"""""""
5342
5343 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5344 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5345 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5346 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5347
5348 Semantics:
5349 """"""""""
5350
5351 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5352 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5353 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5354 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5355
5356 Example:
5357 """"""""
5358
5359 .. code-block:: llvm
5360
5361       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5362       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5363
5364 '``fpext .. to``' Instruction
5365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5366
5367 Syntax:
5368 """""""
5369
5370 ::
5371
5372       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5373
5374 Overview:
5375 """""""""
5376
5377 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5378 point value.
5379
5380 Arguments:
5381 """"""""""
5382
5383 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5384 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5385 to. The source type must be smaller than the destination type.
5386
5387 Semantics:
5388 """"""""""
5389
5390 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5391 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5392 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5393 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5394 *no-op cast* for a floating point cast.
5395
5396 Example:
5397 """"""""
5398
5399 .. code-block:: llvm
5400
5401       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5402       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5403
5404 '``fptoui .. to``' Instruction
5405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5406
5407 Syntax:
5408 """""""
5409
5410 ::
5411
5412       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5413
5414 Overview:
5415 """""""""
5416
5417 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5418 integer equivalent of type ``ty2``.
5419
5420 Arguments:
5421 """"""""""
5422
5423 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5424 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5425 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5426 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5427 type with the same number of elements as ``ty``
5428
5429 Semantics:
5430 """"""""""
5431
5432 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5433 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5434 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5435 are undefined.
5436
5437 Example:
5438 """"""""
5439
5440 .. code-block:: llvm
5441
5442       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5443       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5444       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5445
5446 '``fptosi .. to``' Instruction
5447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5448
5449 Syntax:
5450 """""""
5451
5452 ::
5453
5454       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5455
5456 Overview:
5457 """""""""
5458
5459 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5460 ``value`` to type ``ty2``.
5461
5462 Arguments:
5463 """"""""""
5464
5465 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5466 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5467 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5468 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5469 type with the same number of elements as ``ty``
5470
5471 Semantics:
5472 """"""""""
5473
5474 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5475 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5476 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5477 are undefined.
5478
5479 Example:
5480 """"""""
5481
5482 .. code-block:: llvm
5483
5484       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5485       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5486       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5487
5488 '``uitofp .. to``' Instruction
5489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5490
5491 Syntax:
5492 """""""
5493
5494 ::
5495
5496       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5497
5498 Overview:
5499 """""""""
5500
5501 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5502 and converts that value to the ``ty2`` type.
5503
5504 Arguments:
5505 """"""""""
5506
5507 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5508 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5509 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5510 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5511 type with the same number of elements as ``ty``
5512
5513 Semantics:
5514 """"""""""
5515
5516 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5517 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5518 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5519 are undefined.
5520
5521 Example:
5522 """"""""
5523
5524 .. code-block:: llvm
5525
5526       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5527       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5528
5529 '``sitofp .. to``' Instruction
5530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5531
5532 Syntax:
5533 """""""
5534
5535 ::
5536
5537       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5538
5539 Overview:
5540 """""""""
5541
5542 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5543 converts that value to the ``ty2`` type.
5544
5545 Arguments:
5546 """"""""""
5547
5548 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5549 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5550 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5551 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5552 type with the same number of elements as ``ty``
5553
5554 Semantics:
5555 """"""""""
5556
5557 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5558 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5559 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5560 undefined.
5561
5562 Example:
5563 """"""""
5564
5565 .. code-block:: llvm
5566
5567       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5568       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5569
5570 .. _i_ptrtoint:
5571
5572 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5574
5575 Syntax:
5576 """""""
5577
5578 ::
5579
5580       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5581
5582 Overview:
5583 """""""""
5584
5585 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5586 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5587
5588 Arguments:
5589 """"""""""
5590
5591 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5592 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5593 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5594 a vector of integers type.
5595
5596 Semantics:
5597 """"""""""
5598
5599 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5600 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5601 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5602 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5603 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5604 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5605 change.
5606
5607 Example:
5608 """"""""
5609
5610 .. code-block:: llvm
5611
5612       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5613       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5614       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5615
5616 .. _i_inttoptr:
5617
5618 '``inttoptr .. to``' Instruction
5619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5620
5621 Syntax:
5622 """""""
5623
5624 ::
5625
5626       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5627
5628 Overview:
5629 """""""""
5630
5631 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5632 pointer type, ``ty2``.
5633
5634 Arguments:
5635 """"""""""
5636
5637 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5638 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5639 type.
5640
5641 Semantics:
5642 """"""""""
5643
5644 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5645 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5646 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5647 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5648 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5649 nothing is done (*no-op cast*).
5650
5651 Example:
5652 """"""""
5653
5654 .. code-block:: llvm
5655
5656       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5657       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5658       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5659       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5660
5661 .. _i_bitcast:
5662
5663 '``bitcast .. to``' Instruction
5664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5665
5666 Syntax:
5667 """""""
5668
5669 ::
5670
5671       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5672
5673 Overview:
5674 """""""""
5675
5676 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5677 changing any bits.
5678
5679 Arguments:
5680 """"""""""
5681
5682 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5683 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5684 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5685 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5686 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5687 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5688 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5689 long as they have the same size).
5690
5691 Semantics:
5692 """"""""""
5693
5694 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5695 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5696 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5697 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5698 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5699 pointers) types with this instruction if the pointer sizes are
5700 equal. To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr
5701 <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5702
5703 Example:
5704 """"""""
5705
5706 .. code-block:: llvm
5707
5708       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5709       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5710       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5711       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5712
5713 .. _otherops:
5714
5715 Other Operations
5716 ----------------
5717
5718 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5719 which defy better classification.
5720
5721 .. _i_icmp:
5722
5723 '``icmp``' Instruction
5724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5725
5726 Syntax:
5727 """""""
5728
5729 ::
5730
5731       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5732
5733 Overview:
5734 """""""""
5735
5736 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5737 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5738 pointer, or pointer vector operands.
5739
5740 Arguments:
5741 """"""""""
5742
5743 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5744 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5745 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5746
5747 #. ``eq``: equal
5748 #. ``ne``: not equal
5749 #. ``ugt``: unsigned greater than
5750 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5751 #. ``ult``: unsigned less than
5752 #. ``ule``: unsigned less or equal
5753 #. ``sgt``: signed greater than
5754 #. ``sge``: signed greater or equal
5755 #. ``slt``: signed less than
5756 #. ``sle``: signed less or equal
5757
5758 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5759 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5760 must also be identical types.
5761
5762 Semantics:
5763 """"""""""
5764
5765 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5766 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5767 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5768
5769 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5770    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5771 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5772    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5773 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5774    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5775 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5776    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5777 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5778    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5779 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5780    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5781 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5782    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5783 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5784    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5785 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5786    if ``op1`` is less than ``op2``.
5787 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5788    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5789
5790 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5791 are compared as if they were integers.
5792
5793 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5794 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5795 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5796
5797 Example:
5798 """"""""
5799
5800 .. code-block:: llvm
5801
5802       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5803       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5804       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5805       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5806       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5807       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5808
5809 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5810 ``icmp`` instruction.
5811
5812 .. _i_fcmp:
5813
5814 '``fcmp``' Instruction
5815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 Syntax:
5818 """""""
5819
5820 ::
5821
5822       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5823
5824 Overview:
5825 """""""""
5826
5827 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5828 values based on comparison of its operands.
5829
5830 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5831 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5832
5833 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5834 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5835 compared.
5836
5837 Arguments:
5838 """"""""""
5839
5840 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5841 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5842 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5843
5844 #. ``false``: no comparison, always returns false
5845 #. ``oeq``: ordered and equal
5846 #. ``ogt``: ordered and greater than
5847 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5848 #. ``olt``: ordered and less than
5849 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5850 #. ``one``: ordered and not equal
5851 #. ``ord``: ordered (no nans)
5852 #. ``ueq``: unordered or equal
5853 #. ``ugt``: unordered or greater than
5854 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5855 #. ``ult``: unordered or less than
5856 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5857 #. ``une``: unordered or not equal
5858 #. ``uno``: unordered (either nans)
5859 #. ``true``: no comparison, always returns true
5860
5861 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5862 that either operand may be a QNAN.
5863
5864 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5865 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5866 type. They must have identical types.
5867
5868 Semantics:
5869 """"""""""
5870
5871 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5872 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5873 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5874 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5875
5876 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5877 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5878    is equal to ``op2``.
5879 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5880    is greater than ``op2``.
5881 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5882    is greater than or equal to ``op2``.
5883 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5884    is less than ``op2``.
5885 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5886    is less than or equal to ``op2``.
5887 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5888    is not equal to ``op2``.
5889 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5890 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5891    equal to ``op2``.
5892 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5893    greater than ``op2``.
5894 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5895    greater than or equal to ``op2``.
5896 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5897    less than ``op2``.
5898 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5899    less than or equal to ``op2``.
5900 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5901    not equal to ``op2``.
5902 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5903 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5904
5905 Example:
5906 """"""""
5907
5908 .. code-block:: llvm
5909
5910       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5911       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5912       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5913       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5914
5915 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5916 ``fcmp`` instruction.
5917
5918 .. _i_phi:
5919
5920 '``phi``' Instruction
5921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5922
5923 Syntax:
5924 """""""
5925
5926 ::
5927
5928       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5929
5930 Overview:
5931 """""""""
5932
5933 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5934 graph representing the function.
5935
5936 Arguments:
5937 """"""""""
5938
5939 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5940 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5941 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5942 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5943 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5944 label arguments.
5945
5946 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5947 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5948 block.
5949
5950 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5951 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5952 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5953 instruction's return value on the same edge).
5954
5955 Semantics:
5956 """"""""""
5957
5958 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5959 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5960 executed just prior to the current block.
5961
5962 Example:
5963 """"""""
5964
5965 .. code-block:: llvm
5966
5967     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5968       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5969       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5970       br label %Loop
5971
5972 .. _i_select:
5973
5974 '``select``' Instruction
5975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5976
5977 Syntax:
5978 """""""
5979
5980 ::
5981
5982       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5983
5984       selty is either i1 or {<N x i1>}
5985
5986 Overview:
5987 """""""""
5988
5989 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5990 condition, without branching.
5991
5992 Arguments:
5993 """"""""""
5994
5995 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5996 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5997 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5998 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5999 elements.
6000
6001 Semantics:
6002 """"""""""
6003
6004 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6005 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6006 argument.
6007
6008 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6009 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6010
6011 Example:
6012 """"""""
6013
6014 .. code-block:: llvm
6015
6016       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6017
6018 .. _i_call:
6019
6020 '``call``' Instruction
6021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6022
6023 Syntax:
6024 """""""
6025
6026 ::
6027
6028       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6029
6030 Overview:
6031 """""""""
6032
6033 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6034
6035 Arguments:
6036 """"""""""
6037
6038 This instruction requires several arguments:
6039
6040 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6041    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6042    be marked "tail" even if they do not occur before a
6043    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6044    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6045    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6046    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6047    automatic `sibling call
6048    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6049    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6050    when the following extra requirements are met:
6051
6052    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6053    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6054       uses value of call or is void).
6055    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6056       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6057    -  `Platform specific constraints are
6058       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6059
6060 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6061    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6062    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6063    calling convention of the call must match the calling convention of
6064    the target function, or else the behavior is undefined.
6065 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6066    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6067    are valid here.
6068 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6069    type of the return value. Functions that return no value are marked
6070    ``void``.
6071 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6072    being invoked. The argument types must match the types implied by
6073    this signature. This type can be omitted if the function is not
6074    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6075    function.
6076 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6077    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6078    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6079    to function value.
6080 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6081    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6082    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6083    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6084    extra arguments can be specified.
6085 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6086    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6087    attributes are valid here.
6088
6089 Semantics:
6090 """"""""""
6091
6092 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6093 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6094 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6095 flow continues with the instruction after the function call, and the
6096 return value of the function is bound to the result argument.
6097
6098 Example:
6099 """"""""
6100
6101 .. code-block:: llvm
6102
6103       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6104       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6105       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6106       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6107       call void %foo(i8 97 signext)
6108
6109       %struct.A = type { i32, i8 }
6110       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6111       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6112       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6113       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6114       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6115
6116 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6117 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6118 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6119 This is something we'd like to change in the future to provide better
6120 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6121
6122 .. _i_va_arg:
6123
6124 '``va_arg``' Instruction
6125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6126
6127 Syntax:
6128 """""""
6129
6130 ::
6131
6132       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6133
6134 Overview:
6135 """""""""
6136
6137 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6138 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6139 the ``va_arg`` macro in C.
6140
6141 Arguments:
6142 """"""""""
6143
6144 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6145 argument. It returns a value of the specified argument type and
6146 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6147 type of ``va_list`` is target specific.
6148
6149 Semantics:
6150 """"""""""
6151
6152 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6153 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6154 the next argument. For more information, see the variable argument
6155 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6156
6157 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6158 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6159 function.
6160
6161 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6162 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6163
6164 Example:
6165 """"""""
6166
6167 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6168
6169 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6170 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6171 types on any target.
6172
6173 .. _i_landingpad:
6174
6175 '``landingpad``' Instruction
6176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6177
6178 Syntax:
6179 """""""
6180
6181 ::
6182
6183       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6184       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6185
6186       <clause> := catch <type> <value>
6187       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6188
6189 Overview:
6190 """""""""
6191
6192 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6193 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6194 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6195 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6196 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6197 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6198
6199 Arguments:
6200 """"""""""
6201
6202 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6203 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6204 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6205
6206 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6207 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6208 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6209 clause takes an array constant as its argument. Use
6210 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6211 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6212 the ``cleanup`` flag.
6213
6214 Semantics:
6215 """"""""""
6216
6217 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6218 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6219 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6220 calling conventions, how the personality function results are
6221 represented in LLVM IR is target specific.
6222
6223 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6224 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6225 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6226 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6227 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6228 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6229 unwinding continues further up the call stack.
6230
6231 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6232
6233 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6234    of an '``invoke``' instruction.
6235 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6236    first non-PHI instruction.
6237 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6238    pad block.
6239 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6240    '``landingpad``' instruction.
6241 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6242    personality function.
6243
6244 Example:
6245 """"""""
6246
6247 .. code-block:: llvm
6248
6249       ;; A landing pad which can catch an integer.
6250       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6251                catch i8** @_ZTIi
6252       ;; A landing pad that is a cleanup.
6253       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6254                cleanup
6255       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6256       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6257                catch i8** @_ZTIi
6258                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6259
6260 .. _intrinsics:
6261
6262 Intrinsic Functions
6263 ===================
6264
6265 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6266 have well known names and semantics and are required to follow certain
6267 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6268 for the LLVM language that does not require changing all of the
6269 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6270 reader/writer, the parser, etc...).
6271
6272 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6273 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6274 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6275 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6276 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6277 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6278 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6279 are added that they be documented here.
6280
6281 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6282 represents a family of functions that perform the same operation but on
6283 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6284 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6285 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6286 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6287 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6288 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6289 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6290 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6291 argument or the result.
6292
6293 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6294 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6295 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6296 whose type is matched against another type do not. For example, the
6297 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6298 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6299 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6300 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6301 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6302 type is matched against the return type, it does not require its own
6303 name suffix.
6304
6305 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6306 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6307
6308 .. _int_varargs:
6309
6310 Variable Argument Handling Intrinsics
6311 -------------------------------------
6312
6313 Variable argument support is defined in LLVM with the
6314 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6315 functions. These functions are related to the similarly named macros
6316 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6317
6318 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6319 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6320 does not define what this type is, so all transformations should be
6321 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6322
6323 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6324 variable argument handling intrinsic functions are used.
6325
6326 .. code-block:: llvm
6327
6328     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6329       ; Initialize variable argument processing
6330       %ap = alloca i8*
6331       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6332       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6333
6334       ; Read a single integer argument
6335       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6336
6337       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6338       %aq = alloca i8*
6339       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6340       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6341       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6342
6343       ; Stop processing of arguments.
6344       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6345       ret i32 %tmp
6346     }
6347
6348     declare void @llvm.va_start(i8*)
6349     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6350     declare void @llvm.va_end(i8*)
6351
6352 .. _int_va_start:
6353
6354 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6356
6357 Syntax:
6358 """""""
6359
6360 ::
6361
6362       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6363
6364 Overview:
6365 """""""""
6366
6367 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6368 subsequent use by ``va_arg``.
6369
6370 Arguments:
6371 """"""""""
6372
6373 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6374
6375 Semantics:
6376 """"""""""
6377
6378 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6379 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6380 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6381 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6382 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6383 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6384 that out.
6385
6386 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6395
6396 Overview:
6397 """""""""
6398
6399 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6400 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6401
6402 Arguments:
6403 """"""""""
6404
6405 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6406
6407 Semantics:
6408 """"""""""
6409
6410 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6411 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6412 element to which the argument points. Calls to
6413 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6414 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6415 ``llvm.va_end``.
6416
6417 .. _int_va_copy:
6418
6419 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6421
6422 Syntax:
6423 """""""
6424
6425 ::
6426
6427       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6428
6429 Overview:
6430 """""""""
6431
6432 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6433 from the source argument list to the destination argument list.
6434
6435 Arguments:
6436 """"""""""
6437
6438 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6439 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6440
6441 Semantics:
6442 """"""""""
6443
6444 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6445 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6446 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6447 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6448 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6449
6450 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6451 --------------------------------------
6452
6453 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6454 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6455 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6456 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6457 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6458 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6459 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6460 details, see `Accurate Garbage Collection with
6461 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6462
6463 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6464 address space (address space zero).
6465
6466 .. _int_gcroot:
6467
6468 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6470
6471 Syntax:
6472 """""""
6473
6474 ::
6475
6476       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6477
6478 Overview:
6479 """""""""
6480
6481 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6482 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6483
6484 Arguments:
6485 """"""""""
6486
6487 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6488 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6489 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6490 root.
6491
6492 Semantics:
6493 """"""""""
6494
6495 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6496 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6497 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6498 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6499 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6500
6501 .. _int_gcread:
6502
6503 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6505
6506 Syntax:
6507 """""""
6508
6509 ::
6510
6511       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6512
6513 Overview:
6514 """""""""
6515
6516 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6517 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6518 barriers.
6519
6520 Arguments:
6521 """"""""""
6522
6523 The second argument is the address to read from, which should be an
6524 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6525 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6526 runtime (otherwise null).
6527
6528 Semantics:
6529 """"""""""
6530
6531 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6532 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6533 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6534 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6535 algorithm <gc>`.
6536
6537 .. _int_gcwrite:
6538
6539 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6541
6542 Syntax:
6543 """""""
6544
6545 ::
6546
6547       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6548
6549 Overview:
6550 """""""""
6551
6552 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6553 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6554 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6555
6556 Arguments:
6557 """"""""""
6558
6559 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6560 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6561 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6562 object, Obj may be null.
6563
6564 Semantics:
6565 """"""""""
6566
6567 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6568 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6569 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6570 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6571 algorithm <gc>`.
6572
6573 Code Generator Intrinsics
6574 -------------------------
6575
6576 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6577 may only be implemented with code generator support.
6578
6579 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6581
6582 Syntax:
6583 """""""
6584
6585 ::
6586
6587       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6588
6589 Overview:
6590 """""""""
6591
6592 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6593 target-specific value indicating the return address of the current
6594 function or one of its callers.
6595
6596 Arguments:
6597 """"""""""
6598
6599 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6600 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6601 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6602 value.
6603
6604 Semantics:
6605 """"""""""
6606
6607 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6608 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6609 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6610 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6611 used for debugging purposes.
6612
6613 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6614 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6615 of the obvious source-language caller.
6616
6617 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6619
6620 Syntax:
6621 """""""
6622
6623 ::
6624
6625       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6626
6627 Overview:
6628 """""""""
6629
6630 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6631 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6632
6633 Arguments:
6634 """"""""""
6635
6636 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6637 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6638 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6639 value.
6640
6641 Semantics:
6642 """"""""""
6643
6644 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6645 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6646 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6647 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6648 used for debugging purposes.
6649
6650 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6651 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6652 of the obvious source-language caller.
6653
6654 .. _int_stacksave:
6655
6656 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6658
6659 Syntax:
6660 """""""
6661
6662 ::
6663
6664       declare i8* @llvm.stacksave()
6665
6666 Overview:
6667 """""""""
6668
6669 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6670 of the function stack, for use with
6671 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6672 implementing language features like scoped automatic variable sized
6673 arrays in C99.
6674
6675 Semantics:
6676 """"""""""
6677
6678 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6679 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6680 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6681 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6682 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6683 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6684 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6685
6686 .. _int_stackrestore:
6687
6688 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6690
6691 Syntax:
6692 """""""
6693
6694 ::
6695
6696       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6697
6698 Overview:
6699 """""""""
6700
6701 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6702 the function stack to the state it was in when the corresponding
6703 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6704 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6705 sized arrays in C99.
6706
6707 Semantics:
6708 """"""""""
6709
6710 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6711
6712 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6714
6715 Syntax:
6716 """""""
6717
6718 ::
6719
6720       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6721
6722 Overview:
6723 """""""""
6724
6725 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6726 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6727 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6728 its performance characteristics.
6729
6730 Arguments:
6731 """"""""""
6732
6733 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6734 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6735 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6736 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6737 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6738 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6739 arguments must be constant integers.
6740
6741 Semantics:
6742 """"""""""
6743
6744 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6745 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6746 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6747 the processor cache for better performance.
6748
6749 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6751
6752 Syntax:
6753 """""""
6754
6755 ::
6756
6757       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6758
6759 Overview:
6760 """""""""
6761
6762 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6763 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6764 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6765 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6766 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6767 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6768 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6769 allow correlations of simulation runs.
6770
6771 Arguments:
6772 """"""""""
6773
6774 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6775
6776 Semantics:
6777 """"""""""
6778
6779 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6780 that do not support this intrinsic may ignore it.
6781
6782 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6784
6785 Syntax:
6786 """""""
6787
6788 ::
6789
6790       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6791
6792 Overview:
6793 """""""""
6794
6795 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6796 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6797 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6798 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6799 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6800 timings.
6801
6802 Semantics:
6803 """"""""""
6804
6805 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6806 memory. Implementations are allowed to either return a application
6807 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6808 is lowered to a constant 0.
6809
6810 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6811 running at and the host platform.
6812
6813 Standard C Library Intrinsics
6814 -----------------------------
6815
6816 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6817 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6818 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6819 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6820
6821 .. _int_memcpy:
6822
6823 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6825
6826 Syntax:
6827 """""""
6828
6829 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6830 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6831 support all bit widths however.
6832
6833 ::
6834
6835       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6836                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6837       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6838                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6839
6840 Overview:
6841 """""""""
6842
6843 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6844 source location to the destination location.
6845
6846 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6847 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6848 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6849
6850 Arguments:
6851 """"""""""
6852
6853 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6854 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6855 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6856 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6857 boolean indicating a volatile access.
6858
6859 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6860 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6861 are aligned to that boundary.
6862
6863 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6864 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6865 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6866
6867 Semantics:
6868 """"""""""
6869
6870 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6871 source location to the destination location, which are not allowed to
6872 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6873 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6874 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6875
6876 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6878
6879 Syntax:
6880 """""""
6881
6882 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6883 bit width and for different address space. Not all targets support all
6884 bit widths however.
6885
6886 ::
6887
6888       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6889                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6890       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6891                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6892
6893 Overview:
6894 """""""""
6895
6896 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6897 source location to the destination location. It is similar to the
6898 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6899 overlap.
6900
6901 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6902 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6903 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6904
6905 Arguments:
6906 """"""""""
6907
6908 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6909 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6910 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6911 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6912 boolean indicating a volatile access.
6913
6914 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6915 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6916 aligned to that boundary.
6917
6918 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6919 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6920 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6921
6922 Semantics:
6923 """"""""""
6924
6925 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6926 source location to the destination location, which may overlap. It
6927 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6928 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6929 otherwise it should be set to 0 or 1.
6930
6931 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6933
6934 Syntax:
6935 """""""
6936
6937 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6938 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6939 support all bit widths.
6940
6941 ::
6942
6943       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6944                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6945       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6946                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6947
6948 Overview:
6949 """""""""
6950
6951 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6952 particular byte value.
6953
6954 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6955 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6956 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6957
6958 Arguments:
6959 """"""""""
6960
6961 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6962 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6963 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6964 argument is the known alignment of the destination location.
6965
6966 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6967 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6968 that boundary.
6969
6970 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6971 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6972 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6973
6974 Semantics:
6975 """"""""""
6976
6977 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6978 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6979 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6980 it should be set to 0 or 1.
6981
6982 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6984
6985 Syntax:
6986 """""""
6987
6988 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6989 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6990 all types however.
6991
6992 ::
6993
6994       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6995       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6996       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6997       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6998       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7004 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7005 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7006 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7007 because there is no need to worry about errno being set).
7008 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7009
7010 Arguments:
7011 """"""""""
7012
7013 The argument and return value are floating point numbers of the same
7014 type.
7015
7016 Semantics:
7017 """"""""""
7018
7019 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7020 nonnegative floating point number.
7021
7022 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7024
7025 Syntax:
7026 """""""
7027
7028 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7029 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7030 all types however.
7031
7032 ::
7033
7034       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7035       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7036       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7037       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7038       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7039
7040 Overview:
7041 """""""""
7042
7043 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7044 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7045 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7046 used, the second argument remains a scalar integer value.
7047
7048 Arguments:
7049 """"""""""
7050
7051 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7052 raise to that power.
7053
7054 Semantics:
7055 """"""""""
7056
7057 This function returns the first value raised to the second power with an
7058 unspecified sequence of rounding operations.
7059
7060 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7062
7063 Syntax:
7064 """""""
7065
7066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` 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.sin.f32(float  %Val)
7073       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7074       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7075       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7076       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7077
7078 Overview:
7079 """""""""
7080
7081 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7082
7083 Arguments:
7084 """"""""""
7085
7086 The argument and return value are floating point numbers of the same
7087 type.
7088
7089 Semantics:
7090 """"""""""
7091
7092 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7093 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7094 conditions in the same way.
7095
7096 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7098
7099 Syntax:
7100 """""""
7101
7102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7103 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7104 all types however.
7105
7106 ::
7107
7108       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7109       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7110       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7111       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7112       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7113
7114 Overview:
7115 """""""""
7116
7117 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7118
7119 Arguments:
7120 """"""""""
7121
7122 The argument and return value are floating point numbers of the same
7123 type.
7124
7125 Semantics:
7126 """"""""""
7127
7128 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7129 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7130 conditions in the same way.
7131
7132 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7134
7135 Syntax:
7136 """""""
7137
7138 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7139 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7140 all types however.
7141
7142 ::
7143
7144       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7145       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7146       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7147       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7148       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7149
7150 Overview:
7151 """""""""
7152
7153 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7154 specified (positive or negative) power.
7155
7156 Arguments:
7157 """"""""""
7158
7159 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7160 to raise to that power.
7161
7162 Semantics:
7163 """"""""""
7164
7165 This function returns the first value raised to the second power,
7166 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7167 handles error conditions in the same way.
7168
7169 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7171
7172 Syntax:
7173 """""""
7174
7175 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7176 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7177 all types however.
7178
7179 ::
7180
7181       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7182       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7183       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7184       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7185       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7186
7187 Overview:
7188 """""""""
7189
7190 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7191
7192 Arguments:
7193 """"""""""
7194
7195 The argument and return value are floating point numbers of the same
7196 type.
7197
7198 Semantics:
7199 """"""""""
7200
7201 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7202 would, and handles error conditions in the same way.
7203
7204 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7206
7207 Syntax:
7208 """""""
7209
7210 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7211 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7212 all types however.
7213
7214 ::
7215
7216       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7217       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7218       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7219       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7220       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7221
7222 Overview:
7223 """""""""
7224
7225 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7226
7227 Arguments:
7228 """"""""""
7229
7230 The argument and return value are floating point numbers of the same
7231 type.
7232
7233 Semantics:
7234 """"""""""
7235
7236 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7237 would, and handles error conditions in the same way.
7238
7239 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7241
7242 Syntax:
7243 """""""
7244
7245 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7246 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7247 all types however.
7248
7249 ::
7250
7251       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7252       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7253       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7254       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7255       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7256
7257 Overview:
7258 """""""""
7259
7260 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7261
7262 Arguments:
7263 """"""""""
7264
7265 The argument and return value are floating point numbers of the same
7266 type.
7267
7268 Semantics:
7269 """"""""""
7270
7271 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7272 would, and handles error conditions in the same way.
7273
7274 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7276
7277 Syntax:
7278 """""""
7279
7280 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7281 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7282 all types however.
7283
7284 ::
7285
7286       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7287       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7288       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7289       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7290       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7291
7292 Overview:
7293 """""""""
7294
7295 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7296
7297 Arguments:
7298 """"""""""
7299
7300 The argument and return value are floating point numbers of the same
7301 type.
7302
7303 Semantics:
7304 """"""""""
7305
7306 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7307 would, and handles error conditions in the same way.
7308
7309 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7311
7312 Syntax:
7313 """""""
7314
7315 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7316 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7317 all types however.
7318
7319 ::
7320
7321       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7322       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7323       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7324       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7325       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7326
7327 Overview:
7328 """""""""
7329
7330 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7331
7332 Arguments:
7333 """"""""""
7334
7335 The argument and return value are floating point numbers of the same
7336 type.
7337
7338 Semantics:
7339 """"""""""
7340
7341 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7342 would, and handles error conditions in the same way.
7343
7344 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7346
7347 Syntax:
7348 """""""
7349
7350 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7351 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7352 all types however.
7353
7354 ::
7355
7356       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7357       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7358       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7359       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7360       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7361
7362 Overview:
7363 """""""""
7364
7365 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7366 operation.
7367
7368 Arguments:
7369 """"""""""
7370
7371 The argument and return value are floating point numbers of the same
7372 type.
7373
7374 Semantics:
7375 """"""""""
7376
7377 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7378 would.
7379
7380 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7382
7383 Syntax:
7384 """""""
7385
7386 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7387 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7388 all types however.
7389
7390 ::
7391
7392       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7393       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7394       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7395       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7396       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7397
7398 Overview:
7399 """""""""
7400
7401 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7402 operand.
7403
7404 Arguments:
7405 """"""""""
7406
7407 The argument and return value are floating point numbers of the same
7408 type.
7409
7410 Semantics:
7411 """"""""""
7412
7413 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7414 would, and handles error conditions in the same way.
7415
7416 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7418
7419 Syntax:
7420 """""""
7421
7422 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7423 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7424 all types however.
7425
7426 ::
7427
7428       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7429       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7430       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7431       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7432       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7433
7434 Overview:
7435 """""""""
7436
7437 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7438 first operand and the sign of the second operand.
7439
7440 Arguments:
7441 """"""""""
7442
7443 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7444 type.
7445
7446 Semantics:
7447 """"""""""
7448
7449 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7450 functions would, and handles error conditions in the same way.
7451
7452 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7454
7455 Syntax:
7456 """""""
7457
7458 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7459 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7460 all types however.
7461
7462 ::
7463
7464       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7465       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7466       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7467       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7468       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7469
7470 Overview:
7471 """""""""
7472
7473 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7474
7475 Arguments:
7476 """"""""""
7477
7478 The argument and return value are floating point numbers of the same
7479 type.
7480
7481 Semantics:
7482 """"""""""
7483
7484 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7485 would, and handles error conditions in the same way.
7486
7487 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7489
7490 Syntax:
7491 """""""
7492
7493 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7494 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7495 all types however.
7496
7497 ::
7498
7499       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7500       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7501       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7502       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7503       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7504
7505 Overview:
7506 """""""""
7507
7508 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7509
7510 Arguments:
7511 """"""""""
7512
7513 The argument and return value are floating point numbers of the same
7514 type.
7515
7516 Semantics:
7517 """"""""""
7518
7519 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7520 would, and handles error conditions in the same way.
7521
7522 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7524
7525 Syntax:
7526 """""""
7527
7528 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7529 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7530 all types however.
7531
7532 ::
7533
7534       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7535       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7536       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7537       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7538       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7539
7540 Overview:
7541 """""""""
7542
7543 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7544 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7545
7546 Arguments:
7547 """"""""""
7548
7549 The argument and return value are floating point numbers of the same
7550 type.
7551
7552 Semantics:
7553 """"""""""
7554
7555 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7556 would, and handles error conditions in the same way.
7557
7558 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7565 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7566 all types however.
7567
7568 ::
7569
7570       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7571       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7572       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7573       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7574       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7575
7576 Overview:
7577 """""""""
7578
7579 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7580 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7581 operand isn't an integer.
7582
7583 Arguments:
7584 """"""""""
7585
7586 The argument and return value are floating point numbers of the same
7587 type.
7588
7589 Semantics:
7590 """"""""""
7591
7592 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7593 would, and handles error conditions in the same way.
7594
7595 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7597
7598 Syntax:
7599 """""""
7600
7601 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7602 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7603 all types however.
7604
7605 ::
7606
7607       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7608       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7609       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7610       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7611       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7612
7613 Overview:
7614 """""""""
7615
7616 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7617 nearest integer.
7618
7619 Arguments:
7620 """"""""""
7621
7622 The argument and return value are floating point numbers of the same
7623 type.
7624
7625 Semantics:
7626 """"""""""
7627
7628 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7629 functions would, and handles error conditions in the same way.
7630
7631 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7633
7634 Syntax:
7635 """""""
7636
7637 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7638 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7639 all types however.
7640
7641 ::
7642
7643       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7644       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7645       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7646       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7647       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7648
7649 Overview:
7650 """""""""
7651
7652 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7653 nearest integer.
7654
7655 Arguments:
7656 """"""""""
7657
7658 The argument and return value are floating point numbers of the same
7659 type.
7660
7661 Semantics:
7662 """"""""""
7663
7664 This function returns the same values as the libm ``round``
7665 functions would, and handles error conditions in the same way.
7666
7667 Bit Manipulation Intrinsics
7668 ---------------------------
7669
7670 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7671 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7672
7673 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7675
7676 Syntax:
7677 """""""
7678
7679 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7680 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7681
7682 ::
7683
7684       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7685       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7686       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7687
7688 Overview:
7689 """""""""
7690
7691 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7692 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7693 These are useful for performing operations on data that is not in the
7694 target's native byte order.
7695
7696 Semantics:
7697 """"""""""
7698
7699 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7700 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7701 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7702 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7703 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7704 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7705 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7706 respectively).
7707
7708 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7710
7711 Syntax:
7712 """""""
7713
7714 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7715 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7716 support all bit widths or vector types, however.
7717
7718 ::
7719
7720       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7721       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7722       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7723       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7724       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7725       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7726
7727 Overview:
7728 """""""""
7729
7730 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7731 in a value.
7732
7733 Arguments:
7734 """"""""""
7735
7736 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7737 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7738 match the argument type.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7744 each element of a vector.
7745
7746 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7748
7749 Syntax:
7750 """""""
7751
7752 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7753 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7754 targets support all bit widths or vector types, however.
7755
7756 ::
7757
7758       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7759       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7760       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7761       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7762       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7763       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7764
7765 Overview:
7766 """""""""
7767
7768 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7769 leading zeros in a variable.
7770
7771 Arguments:
7772 """"""""""
7773
7774 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7775 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7776 type must match the first argument type.
7777
7778 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7779 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7780 defined result. Historically some architectures did not provide a
7781 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7782 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7783
7784 Semantics:
7785 """"""""""
7786
7787 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7788 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7789 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7790 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7791 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7792
7793 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7795
7796 Syntax:
7797 """""""
7798
7799 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7800 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7801 support all bit widths or vector types, however.
7802
7803 ::
7804
7805       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7806       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7807       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7808       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7809       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7810       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7811
7812 Overview:
7813 """""""""
7814
7815 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7816 trailing zeros.
7817
7818 Arguments:
7819 """"""""""
7820
7821 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7822 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7823 type must match the first argument type.
7824
7825 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7826 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7827 defined result. Historically some architectures did not provide a
7828 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7829 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7830
7831 Semantics:
7832 """"""""""
7833
7834 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7835 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7836 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7837 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7838 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7839
7840 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7841 -----------------------------------
7842
7843 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7844
7845 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7847
7848 Syntax:
7849 """""""
7850
7851 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7852 on any integer bit width.
7853
7854 ::
7855
7856       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7857       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7858       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7859
7860 Overview:
7861 """""""""
7862
7863 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7864 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7865 occurred during the signed summation.
7866
7867 Arguments:
7868 """"""""""
7869
7870 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7871 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7872 bit width. The second element of the result structure must be of type
7873 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7874 addition.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7880 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7881 first element of which is the signed summation, and the second element
7882 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7883 overflow.
7884
7885 Examples:
7886 """""""""
7887
7888 .. code-block:: llvm
7889
7890       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7891       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7892       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7893       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7894
7895 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7897
7898 Syntax:
7899 """""""
7900
7901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7902 on any integer bit width.
7903
7904 ::
7905
7906       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7907       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7908       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7909
7910 Overview:
7911 """""""""
7912
7913 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7914 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7915 occurred during the unsigned summation.
7916
7917 Arguments:
7918 """"""""""
7919
7920 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7921 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7922 bit width. The second element of the result structure must be of type
7923 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7924 addition.
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7930 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7931 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7932 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7933
7934 Examples:
7935 """""""""
7936
7937 .. code-block:: llvm
7938
7939       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7940       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7941       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7942       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7943
7944 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7946
7947 Syntax:
7948 """""""
7949
7950 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7951 on any integer bit width.
7952
7953 ::
7954
7955       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7956       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7957       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7958
7959 Overview:
7960 """""""""
7961
7962 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7963 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7964 overflow occurred during the signed subtraction.
7965
7966 Arguments:
7967 """"""""""
7968
7969 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7970 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7971 bit width. The second element of the result structure must be of type
7972 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7973 subtraction.
7974
7975 Semantics:
7976 """"""""""
7977
7978 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7979 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7980 first element of which is the subtraction, and the second element of
7981 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7982 overflow.
7983
7984 Examples:
7985 """""""""
7986
7987 .. code-block:: llvm
7988
7989       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7990       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7991       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7992       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7993
7994 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7996
7997 Syntax:
7998 """""""
7999
8000 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8001 on any integer bit width.
8002
8003 ::
8004
8005       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8006       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8007       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8008
8009 Overview:
8010 """""""""
8011
8012 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8013 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8014 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8015
8016 Arguments:
8017 """"""""""
8018
8019 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8020 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8021 bit width. The second element of the result structure must be of type
8022 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8023 subtraction.
8024
8025 Semantics:
8026 """"""""""
8027
8028 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8029 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8030 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8031 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8032 overflow.
8033
8034 Examples:
8035 """""""""
8036
8037 .. code-block:: llvm
8038
8039       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8040       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8041       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8042       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8043
8044 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8046
8047 Syntax:
8048 """""""
8049
8050 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8051 on any integer bit width.
8052
8053 ::
8054
8055       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8056       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8057       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8058
8059 Overview:
8060 """""""""
8061
8062 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8063 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8064 overflow occurred during the signed multiplication.
8065
8066 Arguments:
8067 """"""""""
8068
8069 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8070 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8071 bit width. The second element of the result structure must be of type
8072 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8073 multiplication.
8074
8075 Semantics:
8076 """"""""""
8077
8078 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8079 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8080 the first element of which is the multiplication, and the second element
8081 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8082 overflow.
8083
8084 Examples:
8085 """""""""
8086
8087 .. code-block:: llvm
8088
8089       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8090       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8091       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8092       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8093
8094 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8101 on any integer bit width.
8102
8103 ::
8104
8105       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8106       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8107       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8113 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8114 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8115
8116 Arguments:
8117 """"""""""
8118
8119 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8120 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8121 bit width. The second element of the result structure must be of type
8122 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8123 multiplication.
8124
8125 Semantics:
8126 """"""""""
8127
8128 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8129 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8130 the first element of which is the multiplication, and the second
8131 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8132 resulted in an overflow.
8133
8134 Examples:
8135 """""""""
8136
8137 .. code-block:: llvm
8138
8139       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8140       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8141       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8142       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8143
8144 Specialised Arithmetic Intrinsics
8145 ---------------------------------
8146
8147 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8149
8150 Syntax:
8151 """""""
8152
8153 ::
8154
8155       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8156       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8157
8158 Overview:
8159 """""""""
8160
8161 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8162 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8163 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8164 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8165 and add instructions.
8166
8167 Arguments:
8168 """"""""""
8169
8170 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8171 multiplicands, a and b, and an addend c.
8172
8173 Semantics:
8174 """"""""""
8175
8176 The expression:
8177
8178 ::
8179
8180       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8181
8182 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8183 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8184 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8185 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8186 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8187
8188 Examples:
8189 """""""""
8190
8191 .. code-block:: llvm
8192
8193       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8194
8195 Half Precision Floating Point Intrinsics
8196 ----------------------------------------
8197
8198 For most target platforms, half precision floating point is a
8199 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8200 but does not support computation in the format.
8201
8202 This means that code must first load the half-precision floating point
8203 value as an i16, then convert it to float with
8204 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8205 then be performed on the float value (including extending to double
8206 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8207 if needed, then converted to i16 with
8208 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8209 i16 value.
8210
8211 .. _int_convert_to_fp16:
8212
8213 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8215
8216 Syntax:
8217 """""""
8218
8219 ::
8220
8221       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8222
8223 Overview:
8224 """""""""
8225
8226 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8227 from single precision floating point format to half precision floating
8228 point format.
8229
8230 Arguments:
8231 """"""""""
8232
8233 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8234 converted.
8235
8236 Semantics:
8237 """"""""""
8238
8239 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8240 from single precision floating point format to half precision floating
8241 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8242 converted number.
8243
8244 Examples:
8245 """""""""
8246
8247 .. code-block:: llvm
8248
8249       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8250       store i16 %res, i16* @x, align 2
8251
8252 .. _int_convert_from_fp16:
8253
8254 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8256
8257 Syntax:
8258 """""""
8259
8260 ::
8261
8262       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8263
8264 Overview:
8265 """""""""
8266
8267 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8268 conversion from half precision floating point format to single precision
8269 floating point format.
8270
8271 Arguments:
8272 """"""""""
8273
8274 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8275 converted.
8276
8277 Semantics:
8278 """"""""""
8279
8280 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8281 conversion from half single precision floating point format to single
8282 precision floating point format. The input half-float value is
8283 represented by an ``i16`` value.
8284
8285 Examples:
8286 """""""""
8287
8288 .. code-block:: llvm
8289
8290       %a = load i16* @x, align 2
8291       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8292
8293 Debugger Intrinsics
8294 -------------------
8295
8296 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8297 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8298 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8299 document.
8300
8301 Exception Handling Intrinsics
8302 -----------------------------
8303
8304 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8305 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8306 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8307
8308 .. _int_trampoline:
8309
8310 Trampoline Intrinsics
8311 ---------------------
8312
8313 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8314 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8315 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8316 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8317 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8318 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8319 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8320 extension.
8321
8322 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8323 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8324 It can be created as follows:
8325
8326 .. code-block:: llvm
8327
8328       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8329       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8330       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8331       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8332       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8333
8334 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8335 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8336
8337 .. _int_it:
8338
8339 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8341
8342 Syntax:
8343 """""""
8344
8345 ::
8346
8347       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8348
8349 Overview:
8350 """""""""
8351
8352 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8353 turning it into a trampoline.
8354
8355 Arguments:
8356 """"""""""
8357
8358 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8359 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8360 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8361 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8362 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8363 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8364 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8365 bitcast to an ``i8*``.
8366
8367 Semantics:
8368 """"""""""
8369
8370 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8371 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8372 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8373 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8374 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8375 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8376 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8377 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8378 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8379 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8380 modified, then the effect of any later call to the returned function
8381 pointer is undefined.
8382
8383 .. _int_at:
8384
8385 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8387
8388 Syntax:
8389 """""""
8390
8391 ::
8392
8393       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8394
8395 Overview:
8396 """""""""
8397
8398 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8399 a trampoline (passed as ``tramp``).
8400
8401 Arguments:
8402 """"""""""
8403
8404 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8405 code filled in by a previous call to
8406 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8407
8408 Semantics:
8409 """"""""""
8410
8411 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8412 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8413 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8414 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8415 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8416
8417 Memory Use Markers
8418 ------------------
8419
8420 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8421 memory objects and ranges where variables are immutable.
8422
8423 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8425
8426 Syntax:
8427 """""""
8428
8429 ::
8430
8431       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8432
8433 Overview:
8434 """""""""
8435
8436 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8437 object's lifetime.
8438
8439 Arguments:
8440 """"""""""
8441
8442 The first argument is a constant integer representing the size of the
8443 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8444 to the object.
8445
8446 Semantics:
8447 """"""""""
8448
8449 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8450 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8451 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8452 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8453
8454 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8456
8457 Syntax:
8458 """""""
8459
8460 ::
8461
8462       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8463
8464 Overview:
8465 """""""""
8466
8467 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8468 object's lifetime.
8469
8470 Arguments:
8471 """"""""""
8472
8473 The first argument is a constant integer representing the size of the
8474 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8475 to the object.
8476
8477 Semantics:
8478 """"""""""
8479
8480 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8481 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8482 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8483 object following this intrinsic may be removed as dead.
8484
8485 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8487
8488 Syntax:
8489 """""""
8490
8491 ::
8492
8493       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8494
8495 Overview:
8496 """""""""
8497
8498 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8499 a memory object will not change.
8500
8501 Arguments:
8502 """"""""""
8503
8504 The first argument is a constant integer representing the size of the
8505 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8506 to the object.
8507
8508 Semantics:
8509 """"""""""
8510
8511 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8512 the return value, the referenced memory location is constant and
8513 unchanging.
8514
8515 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8517
8518 Syntax:
8519 """""""
8520
8521 ::
8522
8523       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8524
8525 Overview:
8526 """""""""
8527
8528 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8529 memory object are mutable.
8530
8531 Arguments:
8532 """"""""""
8533
8534 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8535 The second argument is a constant integer representing the size of the
8536 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8537 pointer to the object.
8538
8539 Semantics:
8540 """"""""""
8541
8542 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8543
8544 General Intrinsics
8545 ------------------
8546
8547 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8548 purpose.
8549
8550 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8552
8553 Syntax:
8554 """""""
8555
8556 ::
8557
8558       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8559
8560 Overview:
8561 """""""""
8562
8563 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8564
8565 Arguments:
8566 """"""""""
8567
8568 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8569 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8570 source file name, and the last argument is the line number.
8571
8572 Semantics:
8573 """"""""""
8574
8575 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8576 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8577 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8578 ignored by code generation and optimization.
8579
8580 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8582
8583 Syntax:
8584 """""""
8585
8586 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8587 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8588 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8589 '``0``'.
8590
8591 ::
8592
8593       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8594       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8595       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8596       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8597       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8598
8599 Overview:
8600 """""""""
8601
8602 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8603
8604 Arguments:
8605 """"""""""
8606
8607 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8608 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8609 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8610 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8611
8612 Semantics:
8613 """"""""""
8614
8615 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8616 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8617 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8618 generation and optimization.
8619
8620 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8622
8623 Syntax:
8624 """""""
8625
8626 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8627 any integer bit width.
8628
8629 ::
8630
8631       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8632       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8633       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8634       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8635       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8636
8637 Overview:
8638 """""""""
8639
8640 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8641
8642 Arguments:
8643 """"""""""
8644
8645 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8646 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8647 global string which is the source file name, and the last argument is
8648 the line number. It returns the value of the first argument.
8649
8650 Semantics:
8651 """"""""""
8652
8653 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8654 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8655 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8656 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8657
8658 '``llvm.trap``' Intrinsic
8659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8660
8661 Syntax:
8662 """""""
8663
8664 ::
8665
8666       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8667
8668 Overview:
8669 """""""""
8670
8671 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8672
8673 Arguments:
8674 """"""""""
8675
8676 None.
8677
8678 Semantics:
8679 """"""""""
8680
8681 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8682 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8683 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8684
8685 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8687
8688 Syntax:
8689 """""""
8690
8691 ::
8692
8693       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8694
8695 Overview:
8696 """""""""
8697
8698 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8699
8700 Arguments:
8701 """"""""""
8702
8703 None.
8704
8705 Semantics:
8706 """"""""""
8707
8708 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8709 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8710 debugger.
8711
8712 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8714
8715 Syntax:
8716 """""""
8717
8718 ::
8719
8720       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8721
8722 Overview:
8723 """""""""
8724
8725 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8726 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8727 is placed on the stack before local variables.
8728
8729 Arguments:
8730 """"""""""
8731
8732 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8733 The first argument is the value loaded from the stack guard
8734 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8735 enough space to hold the value of the guard.
8736
8737 Semantics:
8738 """"""""""
8739
8740 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8741 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8742 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8743 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8744 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8745 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8746 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8747
8748 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8750
8751 Syntax:
8752 """""""
8753
8754 ::
8755
8756       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8757
8758 Overview:
8759 """""""""
8760
8761 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8762 created stack protector and if they are not equal calls the
8763 ``__stack_chk_fail()`` function.
8764
8765 Arguments:
8766 """"""""""
8767
8768 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8769 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8770
8771 Semantics:
8772 """"""""""
8773
8774 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8775 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8776 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8777
8778 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8779 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8780 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8781 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8782 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8783 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8784 codegen after the tail call decision has occured.
8785
8786 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8788
8789 Syntax:
8790 """""""
8791
8792 ::
8793
8794       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8795       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8796
8797 Overview:
8798 """""""""
8799
8800 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8801 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8802 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8803 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8804 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8805 other object.
8806
8807 Arguments:
8808 """"""""""
8809
8810 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8811 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8812 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8813 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8814 only accepts constants.
8815
8816 Semantics:
8817 """"""""""
8818
8819 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8820 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8821 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8822 on the ``min`` argument).
8823
8824 '``llvm.expect``' Intrinsic
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8826
8827 Syntax:
8828 """""""
8829
8830 ::
8831
8832       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8833       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8834
8835 Overview:
8836 """""""""
8837
8838 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8839 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8840
8841 Arguments:
8842 """"""""""
8843
8844 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8845 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8846 constant value, variables are not allowed.
8847
8848 Semantics:
8849 """"""""""
8850
8851 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8852
8853 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8855
8856 Syntax:
8857 """""""
8858
8859 ::
8860
8861       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8862
8863 Overview:
8864 """""""""
8865
8866 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8867 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8868
8869 Arguments:
8870 """"""""""
8871
8872 None.
8873
8874 Semantics:
8875 """"""""""
8876
8877 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8878 by codegen.