Use 'w' instead of 'c' to represent the win32 mangling.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``linker_private``
201     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
202     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
203     they are removed by the linker from the final linked image
204     (executable or dynamic library).
205 ``linker_private_weak``
206     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
207     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
208     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
209     image (executable or dynamic library).
210 ``internal``
211     Similar to private, but the value shows as a local symbol
212     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
213     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
214 ``available_externally``
215     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
216     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
217     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
218     of the definition of the global, which is known to be somewhere
219     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
220     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
221     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
222     not declarations.
223 ``linkonce``
224     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
225     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
226     some forms of inline functions, templates, or other code which must
227     be generated in each translation unit that uses it, but where the
228     body may be overridden with a more definitive definition later.
229     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
230     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
231     inline the body of this function into callers because it doesn't
232     know if this definition of the function is the definitive definition
233     within the program or whether it will be overridden by a stronger
234     definition. To enable inlining and other optimizations, use
235     "``linkonce_odr``" linkage.
236 ``weak``
237     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
238     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
239     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
240     in C source code.
241 ``common``
242     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
243     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
244     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
245     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
246     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
247     must have a zero initializer, and may not be marked
248     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
249     common linkage.
250
251 .. _linkage_appending:
252
253 ``appending``
254     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
255     pointer to array type. When two global variables with appending
256     linkage are linked together, the two global arrays are appended
257     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
258     system linker append together "sections" with identical names when
259     .o files are linked.
260 ``extern_weak``
261     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
262     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
263     instead of being an undefined reference.
264 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
265     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
266     functions with different semantics. Other languages, such as
267     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
268     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
269     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
270     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
271     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
272 ``external``
273     If none of the above identifiers are used, the global is externally
274     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
275     resolve external symbol references.
276
277 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
278 platform only. They are designed to support importing (exporting)
279 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
280
281 ``dllimport``
282     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
283     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
284     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
285     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
286     name.
287 ``dllexport``
288     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
289     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
290     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
291     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
292     name. Since this linkage exists for defining a dll interface, the
293     compiler, assembler and linker know it is externally referenced and
294     must refrain from deleting the symbol.
295
296 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
297 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
298
299 .. _callingconv:
300
301 Calling Conventions
302 -------------------
303
304 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
305 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
306 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
307 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
308 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
309 added in the future:
310
311 "``ccc``" - The C calling convention
312     This calling convention (the default if no other calling convention
313     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
314     convention supports varargs function calls and tolerates some
315     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
316     the function (as does normal C).
317 "``fastcc``" - The fast calling convention
318     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
319     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
320     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
321     code for the target, without having to conform to an externally
322     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
323     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
324     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
325     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
326     match the prototype of the function definition.
327 "``coldcc``" - The cold calling convention
328     This calling convention attempts to make code in the caller as
329     efficient as possible under the assumption that the call is not
330     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
331     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
332     This calling convention does not support varargs and requires the
333     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
334     function definition.
335 "``cc 10``" - GHC convention
336     This calling convention has been implemented specifically for use by
337     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
338     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
339     by disabling callee save registers. This calling convention should
340     not be used lightly but only for specific situations such as an
341     alternative to the *register pinning* performance technique often
342     used when implementing functional programming languages. At the
343     moment only X86 supports this convention and it has the following
344     limitations:
345
346     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
347        floating point types are supported.
348     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
349        floating point parameters.
350
351     This calling convention supports `tail call
352     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
353     caller and callee are using it.
354 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
355     This calling convention has been implemented specifically for use by
356     the `High-Performance Erlang
357     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
358     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
359     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
360     registers for argument passing than the ordinary C calling
361     convention and defines no callee-saved registers. The calling
362     convention properly supports `tail call
363     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
364     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
365     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
366     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
367     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
368     bit).
369 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
370     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
371     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
372     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
373     platform's customary return register.
374 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
375     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
376     sequence in place of a call site. This convention forces the call
377     arguments into registers but allows them to be dynamcially
378     allocated. This can currently only be used with calls to
379     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
380     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 .. _visibilitystyles:
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 .. _namedtypes:
418
419 Named Types
420 -----------
421
422 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
423 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
424 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
425 specification is:
426
427 .. code-block:: llvm
428
429     %mytype = type { %mytype*, i32 }
430
431 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
432 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
433 expected with the syntax "%mytype".
434
435 Note that type names are aliases for the structural type that they
436 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
437 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
438 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
439 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
440 render all types of a particular shape. This means that if you have code
441 where two different source types end up having the same LLVM type, that
442 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
443 an important design point and isn't going to change.
444
445 .. _globalvars:
446
447 Global Variables
448 ----------------
449
450 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
451 instead of run-time.
452
453 Global variables definitions must be initialized, may have an explicit section
454 to be placed in, and may have an optional explicit alignment specified.
455
456 Global variables in other translation units can also be declared, in which
457 case they don't have an initializer.
458
459 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
460 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
461 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
462 TLS model may be specified:
463
464 ``localdynamic``
465     For variables that are only used within the current shared library.
466 ``initialexec``
467     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
468 ``localexec``
469     For variables defined in the executable and only used within it.
470
471 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
472 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
473 more information on under which circumstances the different models may
474 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
475 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
476
477 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
478 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
479 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
480 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
481 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
482 variable.
483
484 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
485 constant, even if the final definition of the global is not. This
486 capability can be used to enable slightly better optimization of the
487 program, but requires the language definition to guarantee that
488 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
489 units that do not include the definition.
490
491 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
492 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
493 always define a pointer to their "content" type because they describe a
494 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
495 pointers.
496
497 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
498 that the address is not significant, only the content. Constants marked
499 like this can be merged with other constants if they have the same
500 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
501 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
502 whose address is significant.
503
504 A global variable may be declared to reside in a target-specific
505 numbered address space. For targets that support them, address spaces
506 may affect how optimizations are performed and/or what target
507 instructions are used to access the variable. The default address space
508 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
509
510 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
511 target supports it, it will emit globals to the section specified.
512
513 By default, global initializers are optimized by assuming that global
514 variables defined within the module are not modified from their
515 initial values before the start of the global initializer.  This is
516 true even for variables potentially accessible from outside the
517 module, including those with external linkage or appearing in
518 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
519 by marking the variable with ``externally_initialized``.
520
521 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
522 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
523 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
524 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
525 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
526 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
527 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
528 assume that the globals are densely packed in their section and try to
529 iterate over them as an array, alignment padding would break this
530 iteration.
531
532 For example, the following defines a global in a numbered address space
533 with an initializer, section, and alignment:
534
535 .. code-block:: llvm
536
537     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
538
539 The following example just declares a global variable
540
541 .. code-block:: llvm
542
543    @G = external global i32
544
545 The following example defines a thread-local global with the
546 ``initialexec`` TLS model:
547
548 .. code-block:: llvm
549
550     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
551
552 .. _functionstructure:
553
554 Functions
555 ---------
556
557 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
558 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
559 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
560 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
561 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
562 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
563 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
564 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
565 collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
566 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
567
568 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
569 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
570 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
571 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
572 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
573 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
574 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
575
576 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
577 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
578 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
579 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
580 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
581 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
582 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
583 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
584 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
585
586 The first basic block in a function is special in two ways: it is
587 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
588 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
589 the entry block of a function). Because the block can have no
590 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
591
592 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
593 target supports it, it will emit functions to the section specified.
594
595 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
596 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
597 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
598 is specified, the function is forced to have at least that much
599 alignment. All alignments must be a power of 2.
600
601 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
602 be significant and two identical functions can be merged.
603
604 Syntax::
605
606     define [linkage] [visibility]
607            [cconv] [ret attrs]
608            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
609            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
610            [gc] [prefix Constant] { ... }
611
612 .. _langref_aliases:
613
614 Aliases
615 -------
616
617 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
618 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
619 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
620 :ref:`visibility style <visibility>`.
621
622 Syntax::
623
624     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
625
626 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
627 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
628 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
629 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased by a non-weak
630 alias.
631
632 .. _namedmetadatastructure:
633
634 Named Metadata
635 --------------
636
637 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
638 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
639 operands for a named metadata.
640
641 Syntax::
642
643     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
644     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
645     !1 = metadata !{metadata !"one"}
646     !2 = metadata !{metadata !"two"}
647     ; A named metadata.
648     !name = !{!0, !1, !2}
649
650 .. _paramattrs:
651
652 Parameter Attributes
653 --------------------
654
655 The return type and each parameter of a function type may have a set of
656 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
657 used to communicate additional information about the result or
658 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
659 of the function, not of the function type, so functions with different
660 parameter attributes can have the same function type.
661
662 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
663 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
664 For example:
665
666 .. code-block:: llvm
667
668     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
669     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
670     declare signext i8 @returns_signed_char()
671
672 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
673 ``readonly``) come immediately after the argument list.
674
675 Currently, only the following parameter attributes are defined:
676
677 ``zeroext``
678     This indicates to the code generator that the parameter or return
679     value should be zero-extended to the extent required by the target's
680     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
681     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
682 ``signext``
683     This indicates to the code generator that the parameter or return
684     value should be sign-extended to the extent required by the target's
685     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
686     the callee (for a return value).
687 ``inreg``
688     This indicates that this parameter or return value should be treated
689     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
690     a function call or return (usually, by putting it in a register as
691     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
692     two different kinds of registers). Use of this attribute is
693     target-specific.
694 ``byval``
695     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
696     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
697     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
698     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
699     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
700     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
701     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
702     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
703     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
704     values.
705
706     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
707     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
708     form and the known alignment of the pointer specified to the call
709     site. If the alignment is not specified, then the code generator
710     makes a target-specific assumption.
711
712 .. _attr_inalloca:
713
714 ``inalloca``
715
716 .. Warning:: This feature is unstable and not fully implemented.
717
718     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to get the
719     address of an outgoing argument to a ``call`` or ``invoke`` before
720     it executes.  It is similar to ``byval`` in that it is used to pass
721     arguments by value, but it guarantees that the argument will not be
722     copied.
723
724     To be :ref:`well formed <wellformed>`, the caller must pass in an
725     alloca value into an ``inalloca`` parameter, and an alloca may be
726     used as an ``inalloca`` argument at most once.  The attribute can
727     only be applied to parameters that would be passed in memory and not
728     registers.  The ``inalloca`` attribute cannot be used in conjunction
729     with other attributes that affect argument storage, like ``inreg``,
730     ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The ``inalloca`` stack space is
731     considered to be clobbered by any call that uses it, so any
732     ``inalloca`` parameters cannot be marked ``readonly``.
733
734     Allocas passed with ``inalloca`` to a call must be in the opposite
735     order of the parameter list, meaning that the rightmost argument
736     must be allocated first.  If a call has inalloca arguments, no other
737     allocas can occur between the first alloca used by the call and the
738     call site, unless they are are cleared by calls to
739     :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`.  Violating these rules
740     results in undefined behavior at runtime.
741
742     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
743     attribute.
744
745 ``sret``
746     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
747     structure that is the return value of the function in the source
748     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
749     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
750     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
751     the first parameter. This is not a valid attribute for return
752     values.
753 ``noalias``
754     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
755     the argument or return value do not alias pointer values which are
756     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
757     call to the parent function, dependencies between memory references
758     from before or after the call and from those during the call are
759     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
760     value used in that call. The caller shares the responsibility with
761     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
762     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
763     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
764
765     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
766     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
767     though it is slightly weaker.
768
769     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
770     while LLVM's ``noalias`` is.
771 ``nocapture``
772     This indicates that the callee does not make any copies of the
773     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
774     attribute for return values.
775
776 .. _nest:
777
778 ``nest``
779     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
780     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
781     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
782
783 ``returned``
784     This indicates that the function always returns the argument as its return
785     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
786     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
787     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
788     the callee. The parameter and the function return type must be valid
789     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
790     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
791
792 .. _gc:
793
794 Garbage Collector Names
795 -----------------------
796
797 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
798 string:
799
800 .. code-block:: llvm
801
802     define void @f() gc "name" { ... }
803
804 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
805 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
806 support the named garbage collection algorithm.
807
808 .. _prefixdata:
809
810 Prefix Data
811 -----------
812
813 Prefix data is data associated with a function which the code generator
814 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
815 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
816 specific functions and make it available through the function pointer while
817 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
818 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
819 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
820 of the prefix data.
821
822 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
823 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
824 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
825 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
826 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
827 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
828 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
829 makes the format of the prefix data highly target dependent.
830
831 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
832 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
833 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
834 of the prefix data.
835
836 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
837 which encodes the ``nop`` instruction:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841     define void @f() prefix i8 144 { ... }
842
843 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
844 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
845 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
846
847 .. code-block:: llvm
848
849     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
850
851     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
852
853 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
854 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
855 optimizers but will not be emitted in the object file.
856
857 .. _attrgrp:
858
859 Attribute Groups
860 ----------------
861
862 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
863 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
864 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
865 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
866 group will capture the important command line flags used to build that file.
867
868 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
869 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
870 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
871 different groups are merged.
872
873 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
874 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
875
876 .. code-block:: llvm
877
878    ; Target-independent attributes:
879    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
880
881    ; Target-dependent attributes:
882    attributes #1 = { "no-sse" }
883
884    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
885    define void @f() #0 #1 { ... }
886
887 .. _fnattrs:
888
889 Function Attributes
890 -------------------
891
892 Function attributes are set to communicate additional information about
893 a function. Function attributes are considered to be part of the
894 function, not of the function type, so functions with different function
895 attributes can have the same function type.
896
897 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
898 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
899 example:
900
901 .. code-block:: llvm
902
903     define void @f() noinline { ... }
904     define void @f() alwaysinline { ... }
905     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
906     define void @f() optsize { ... }
907
908 ``alignstack(<n>)``
909     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
910     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
911     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
912     parentheses.
913 ``alwaysinline``
914     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
915     this function into callers whenever possible, ignoring any active
916     inlining size threshold for this caller.
917 ``builtin``
918     This indicates that the callee function at a call site should be
919     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
920     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
921     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
922     attribute.
923 ``cold``
924     This attribute indicates that this function is rarely called. When
925     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
926     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
927     weight.
928 ``inlinehint``
929     This attribute indicates that the source code contained a hint that
930     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
931     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
932     inliner.
933 ``minsize``
934     This attribute suggests that optimization passes and code generator
935     passes make choices that keep the code size of this function as small
936     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
937     performance in order to minimize the size of the generated code.
938 ``naked``
939     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
940     function. This can have very system-specific consequences.
941 ``nobuiltin``
942     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
943     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
944     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
945     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
946     and on function declarations and definitions.
947 ``noduplicate``
948     This attribute indicates that calls to the function cannot be
949     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
950     within its parent function, but may not be duplicated within
951     its parent function.
952
953     A function containing a ``noduplicate`` call may still
954     be an inlining candidate, provided that the call is not
955     duplicated by inlining. That implies that the function has
956     internal linkage and only has one call site, so the original
957     call is dead after inlining.
958 ``noimplicitfloat``
959     This attributes disables implicit floating point instructions.
960 ``noinline``
961     This attribute indicates that the inliner should never inline this
962     function in any situation. This attribute may not be used together
963     with the ``alwaysinline`` attribute.
964 ``nonlazybind``
965     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
966     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
967     startup time if the function is not called during program startup.
968 ``noredzone``
969     This attribute indicates that the code generator should not use a
970     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
971 ``noreturn``
972     This function attribute indicates that the function never returns
973     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
974     function ever does dynamically return.
975 ``nounwind``
976     This function attribute indicates that the function never returns
977     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
978     unwind, its runtime behavior is undefined.
979 ``optnone``
980     This function attribute indicates that the function is not optimized
981     by any optimization or code generator passes with the
982     exception of interprocedural optimization passes.
983     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
984     attribute; this attribute is also incompatible
985     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
986
987     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
988     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
989     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
990     candidates for inlining into the body of this function.
991 ``optsize``
992     This attribute suggests that optimization passes and code generator
993     passes make choices that keep the code size of this function low,
994     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
995     long as they do not significantly impact runtime performance.
996 ``readnone``
997     On a function, this attribute indicates that the function computes its
998     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
999     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1000     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1001     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1002     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1003     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1004     the ``C++`` exception throwing methods.
1005
1006     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1007     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1008     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1009 ``readonly``
1010     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1011     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1012     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1013     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1014     state that may be set in the caller. A readonly function always
1015     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1016     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1017     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1018     methods.
1019
1020     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1021     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1022     the pointer points to.
1023 ``returns_twice``
1024     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1025     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1026     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1027     functions.
1028 ``sanitize_address``
1029     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1030     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1031 ``sanitize_memory``
1032     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1033     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1034 ``sanitize_thread``
1035     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1036     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1037 ``ssp``
1038     This attribute indicates that the function should emit a stack
1039     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1040     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1041     return from the function to see if it has been overwritten. A
1042     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1043     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1044
1045     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1046     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1047     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1048       ``ssp-buffer-size``.
1049
1050     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1051     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1052     function will have an ``ssp`` attribute.
1053 ``sspreq``
1054     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1055     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1056     attribute.
1057
1058     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1059     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1060     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1061     an ``sspreq`` attribute.
1062 ``sspstrong``
1063     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1064     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1065     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1066     will enable protectors for functions with:
1067
1068     - Arrays of any size and type
1069     - Aggregates containing an array of any size and type.
1070     - Calls to alloca().
1071     - Local variables that have had their address taken.
1072
1073     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1074
1075     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1076     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1077     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1078 ``uwtable``
1079     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1080     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1081     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1082     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1083     units.
1084
1085 .. _moduleasm:
1086
1087 Module-Level Inline Assembly
1088 ----------------------------
1089
1090 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1091 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1092 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1093 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1094
1095 .. code-block:: llvm
1096
1097     module asm "inline asm code goes here"
1098     module asm "more can go here"
1099
1100 The strings can contain any character by escaping non-printable
1101 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1102 two digit hex code for the number.
1103
1104 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1105 assembly code is generated.
1106
1107 .. _langref_datalayout:
1108
1109 Data Layout
1110 -----------
1111
1112 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1113 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1114 simply:
1115
1116 .. code-block:: llvm
1117
1118     target datalayout = "layout specification"
1119
1120 The *layout specification* consists of a list of specifications
1121 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1122 with a letter and may include other information after the letter to
1123 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1124 as follows:
1125
1126 ``E``
1127     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1128     the bits with the most significance have the lowest address
1129     location.
1130 ``e``
1131     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1132     is, the bits with the least significance have the lowest address
1133     location.
1134 ``S<size>``
1135     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1136     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1137     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1138     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1139     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1140     alignment promotions.
1141 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1142     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1143     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1144     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1145     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1146     in the range [1,2^23).
1147 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1148     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1149     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1150 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1151     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1152     ``<size>``.
1153 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1154     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1155     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1156     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1157     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1158     targets.
1159 ``a:<abi>:<pref>``
1160     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1161 ``m:<mangling>``
1162    If prerest, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1163    options are
1164    * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1165    * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1166    * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1167     symbols get a ``_`` prefix.
1168    * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1169   functions also get a suffix based on the frame size.
1170 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1171     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1172     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1173     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1174     this set are considered to support most general arithmetic operations
1175     efficiently.
1176
1177 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1178 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1179 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1180
1181 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1182 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1183 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1184 specifications are given in this list:
1185
1186 -  ``E`` - big endian
1187 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1188 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1189    same as the default address space.
1190 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1191 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1192 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1193 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1194 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1195 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1196    alignment of 64-bits
1197 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1198 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1199 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1200 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1201 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1202 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1203 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1204
1205 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1206 following rules:
1207
1208 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1209    that specification is used.
1210 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1211    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1212    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1213    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1214    given the default specifications above, the i7 type will use the
1215    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1216    alignment of i64 (largest specified).
1217 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1218    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1219    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1220    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1221
1222 The function of the data layout string may not be what you expect.
1223 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1224 the code generator should use.
1225
1226 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1227 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1228 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1229 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1230 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1231 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1232 that require precise layout information, but this also prevents those
1233 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1234
1235 .. _langref_triple:
1236
1237 Target Triple
1238 -------------
1239
1240 A module may specify a target triple string that describes the target
1241 host. The syntax for the target triple is simply:
1242
1243 .. code-block:: llvm
1244
1245     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1246
1247 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1248 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1249
1250 ::
1251
1252     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1253     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1254
1255 This information is passed along to the backend so that it generates
1256 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1257 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1258
1259 .. _pointeraliasing:
1260
1261 Pointer Aliasing Rules
1262 ----------------------
1263
1264 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1265 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1266 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1267 to the following rules:
1268
1269 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1270    value it is *based* on.
1271 -  An address of a global variable is associated with the address range
1272    of the variable's storage.
1273 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1274    address range of the allocated storage.
1275 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1276    address.
1277 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1278    a function not defined within LLVM may be associated with address
1279    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1280    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1281    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1282
1283 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1284 following rules:
1285
1286 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1287    on the first operand of the ``getelementptr``.
1288 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1289    ``bitcast``.
1290 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1291    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1292    the pointer's value.
1293 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1294
1295 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1296 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1297
1298 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1299 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1300 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1301 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1302 alignment of the store.
1303
1304 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1305 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1306 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1307 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1308 alias analysis.
1309
1310 .. _volatile:
1311
1312 Volatile Memory Accesses
1313 ------------------------
1314
1315 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1316 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1317 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1318 volatile operations or change their order of execution relative to other
1319 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1320 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1321 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1322
1323 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1324 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1325 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1326 target-legal volatile load/store instructions.
1327
1328 .. admonition:: Rationale
1329
1330  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1331  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1332  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1333  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1334  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1335  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1336  do not violate the frontend's contract with the language.
1337
1338 .. _memmodel:
1339
1340 Memory Model for Concurrent Operations
1341 --------------------------------------
1342
1343 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1344 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1345 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1346 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1347
1348 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1349
1350 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1351 that
1352
1353 -  Is a superset of single-thread program order, and
1354 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1355    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1356    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1357    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1358    Constraints <ordering>`).
1359
1360 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1361 between a thread and signals executing inside that thread.
1362
1363 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1364 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1365 (defined) write operations (store instructions, atomic
1366 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1367 section, initialized globals are considered to have a write of the
1368 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1369 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1370 may see any write to the same byte, except:
1371
1372 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1373    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1374    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1375 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1376    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1377
1378 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1379
1380 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1381    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1382    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1383    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1384    synchronization.)
1385 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1386    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1387 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1388    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1389 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1390    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1391    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1392    constraints on how the choice is made.
1393 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1394
1395 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1396 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1397 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1398 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1399 than one instruction to read the series of bytes.
1400
1401 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1402 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1403 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1404 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1405 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1406 from an address, introducing a store can change a load that may see
1407 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1408
1409 .. _ordering:
1410
1411 Atomic Memory Ordering Constraints
1412 ----------------------------------
1413
1414 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1415 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1416 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1417 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1418 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1419 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1420 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1421 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1422 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1423 differently since they don't take an address. See that instruction's
1424 documentation for details.
1425
1426 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1427 :doc:`Atomics`.
1428
1429 ``unordered``
1430     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1431     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1432     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1433     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1434     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1435     to make them atomic in any interesting way.
1436 ``monotonic``
1437     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1438     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1439     address. All modification orders must be compatible with the
1440     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1441     orders can be combined to a global total order for the whole program
1442     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1443     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1444     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1445     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1446     happens before another atomic read of the same address, the later
1447     read must see the same value or a later value in the address's
1448     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1449     stronger) operations on the same address. If an address is written
1450     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1451     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1452     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1453     ``memory_order_relaxed``.
1454 ``acquire``
1455     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1456     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1457     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1458 ``release``
1459     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1460     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1461     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1462     complete description; see the C++0x definition of a release
1463     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1464     ``memory_order_release``.
1465 ``acq_rel`` (acquire+release)
1466     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1467     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1468 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1469     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1470     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1471     writes), there is a global total order on all
1472     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1473     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1474     modification orders of all the affected addresses. Each
1475     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1476     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1477     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1478
1479 .. _singlethread:
1480
1481 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1482 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1483 other operations running in the same thread (for example, in signal
1484 handlers).
1485
1486 .. _fastmath:
1487
1488 Fast-Math Flags
1489 ---------------
1490
1491 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1492 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1493 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1494 otherwise unsafe floating point operations
1495
1496 ``nnan``
1497    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1498    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1499    NaNs, but the value of the result is undefined.
1500
1501 ``ninf``
1502    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1503    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1504    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1505
1506 ``nsz``
1507    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1508    argument or result as insignificant.
1509
1510 ``arcp``
1511    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1512    argument rather than perform division.
1513
1514 ``fast``
1515    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1516    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1517    flag implies all the others.
1518
1519 .. _typesystem:
1520
1521 Type System
1522 ===========
1523
1524 The LLVM type system is one of the most important features of the
1525 intermediate representation. Being typed enables a number of
1526 optimizations to be performed on the intermediate representation
1527 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1528 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1529 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1530 not feasible to perform on normal three address code representations.
1531
1532 .. _t_void:
1533
1534 Void Type
1535 ---------
1536
1537 :Overview:
1538
1539
1540 The void type does not represent any value and has no size.
1541
1542 :Syntax:
1543
1544
1545 ::
1546
1547       void
1548
1549
1550 .. _t_function:
1551
1552 Function Type
1553 -------------
1554
1555 :Overview:
1556
1557
1558 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1559 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1560 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1561 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1562
1563 :Syntax:
1564
1565 ::
1566
1567       <returntype> (<parameter list>)
1568
1569 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1570 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1571 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1572 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1573 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1574 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1575
1576 :Examples:
1577
1578 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1579 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1580 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1581 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1582 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1583 | ``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. |
1584 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1585 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1586 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1587
1588 .. _t_firstclass:
1589
1590 First Class Types
1591 -----------------
1592
1593 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1594 Values of these types are the only ones which can be produced by
1595 instructions.
1596
1597 .. _t_single_value:
1598
1599 Single Value Types
1600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1601
1602 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1603
1604 .. _t_integer:
1605
1606 Integer Type
1607 """"""""""""
1608
1609 :Overview:
1610
1611 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1612 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1613 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1614
1615 :Syntax:
1616
1617 ::
1618
1619       iN
1620
1621 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1622 value.
1623
1624 Examples:
1625 *********
1626
1627 +----------------+------------------------------------------------+
1628 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1629 +----------------+------------------------------------------------+
1630 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1631 +----------------+------------------------------------------------+
1632 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1633 +----------------+------------------------------------------------+
1634
1635 .. _t_floating:
1636
1637 Floating Point Types
1638 """"""""""""""""""""
1639
1640 .. list-table::
1641    :header-rows: 1
1642
1643    * - Type
1644      - Description
1645
1646    * - ``half``
1647      - 16-bit floating point value
1648
1649    * - ``float``
1650      - 32-bit floating point value
1651
1652    * - ``double``
1653      - 64-bit floating point value
1654
1655    * - ``fp128``
1656      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1657
1658    * - ``x86_fp80``
1659      -  80-bit floating point value (X87)
1660
1661    * - ``ppc_fp128``
1662      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1663
1664 .. _t_x86mmx:
1665
1666 X86mmx Type
1667 """""""""""
1668
1669 :Overview:
1670
1671 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1672 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1673 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1674 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1675 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1676 of this type.
1677
1678 :Syntax:
1679
1680 ::
1681
1682       x86mmx
1683
1684
1685 .. _t_pointer:
1686
1687 Pointer Type
1688 """"""""""""
1689
1690 :Overview:
1691
1692 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1693 commonly used to reference objects in memory.
1694
1695 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1696 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1697 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1698 are target-specific.
1699
1700 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1701 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1702
1703 :Syntax:
1704
1705 ::
1706
1707       <type> *
1708
1709 :Examples:
1710
1711 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1712 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1713 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1714 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1715 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1716 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1717 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1718
1719 .. _t_vector:
1720
1721 Vector Type
1722 """""""""""
1723
1724 :Overview:
1725
1726 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1727 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1728 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1729 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1730 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1731
1732 :Syntax:
1733
1734 ::
1735
1736       < <# elements> x <elementtype> >
1737
1738 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1739 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1740 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1741
1742 :Examples:
1743
1744 +-------------------+--------------------------------------------------+
1745 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1746 +-------------------+--------------------------------------------------+
1747 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1748 +-------------------+--------------------------------------------------+
1749 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1750 +-------------------+--------------------------------------------------+
1751 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1752 +-------------------+--------------------------------------------------+
1753
1754 .. _t_label:
1755
1756 Label Type
1757 ^^^^^^^^^^
1758
1759 :Overview:
1760
1761 The label type represents code labels.
1762
1763 :Syntax:
1764
1765 ::
1766
1767       label
1768
1769 .. _t_metadata:
1770
1771 Metadata Type
1772 ^^^^^^^^^^^^^
1773
1774 :Overview:
1775
1776 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1777 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1778
1779 :Syntax:
1780
1781 ::
1782
1783       metadata
1784
1785 .. _t_aggregate:
1786
1787 Aggregate Types
1788 ^^^^^^^^^^^^^^^
1789
1790 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1791 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1792 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1793 aggregate types.
1794
1795 .. _t_array:
1796
1797 Array Type
1798 """"""""""
1799
1800 :Overview:
1801
1802 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1803 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1804 elements) and an underlying data type.
1805
1806 :Syntax:
1807
1808 ::
1809
1810       [<# elements> x <elementtype>]
1811
1812 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1813 be any type with a size.
1814
1815 :Examples:
1816
1817 +------------------+--------------------------------------+
1818 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1819 +------------------+--------------------------------------+
1820 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1821 +------------------+--------------------------------------+
1822 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1823 +------------------+--------------------------------------+
1824
1825 Here are some examples of multidimensional arrays:
1826
1827 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1828 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1829 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1830 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1831 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1832 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1833 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1834
1835 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1836 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1837 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1838 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1839 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1840 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1841 example.
1842
1843 .. _t_struct:
1844
1845 Structure Type
1846 """"""""""""""
1847
1848 :Overview:
1849
1850 The structure type is used to represent a collection of data members
1851 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1852 a size.
1853
1854 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1855 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1856 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1857 '``insertvalue``' instructions.
1858
1859 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1860 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1861 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1862 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1863 required to match what the underlying code generator expects.
1864
1865 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1866 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1867 identified types are always defined at the top level with a name.
1868 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1869 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1870 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1871
1872 :Syntax:
1873
1874 ::
1875
1876       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1877       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1878
1879 :Examples:
1880
1881 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1882 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1883 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1884 | ``{ 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``.  |
1885 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1886 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1887 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1888
1889 .. _t_opaque:
1890
1891 Opaque Structure Types
1892 """"""""""""""""""""""
1893
1894 :Overview:
1895
1896 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1897 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1898 notion of a forward declared structure.
1899
1900 :Syntax:
1901
1902 ::
1903
1904       %X = type opaque
1905       %52 = type opaque
1906
1907 :Examples:
1908
1909 +--------------+-------------------+
1910 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1911 +--------------+-------------------+
1912
1913 Constants
1914 =========
1915
1916 LLVM has several different basic types of constants. This section
1917 describes them all and their syntax.
1918
1919 Simple Constants
1920 ----------------
1921
1922 **Boolean constants**
1923     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1924     of the ``i1`` type.
1925 **Integer constants**
1926     Standard integers (such as '4') are constants of the
1927     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1928     integer types.
1929 **Floating point constants**
1930     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1931     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1932     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1933     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1934     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1935     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1936     point <t_floating>` type.
1937 **Null pointer constants**
1938     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1939     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1940
1941 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1942 floating point constants. For example, the form
1943 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1944 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1945 constants are required (and the only time that they are generated by the
1946 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1947 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1948 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1949 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1950 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1951
1952 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1953 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1954 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1955 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1956 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1957 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1958 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1959 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1960 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1961 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1962 will only work if they match the long double format on your target.
1963 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1964 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1965 (sign bit at the left).
1966
1967 There are no constants of type x86mmx.
1968
1969 .. _complexconstants:
1970
1971 Complex Constants
1972 -----------------
1973
1974 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1975 constants and smaller complex constants.
1976
1977 **Structure constants**
1978     Structure constants are represented with notation similar to
1979     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1980     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1981     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1982     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1983     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1984     must match those specified by the type.
1985 **Array constants**
1986     Array constants are represented with notation similar to array type
1987     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1988     square brackets (``[]``)). For example:
1989     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1990     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1991     match those specified by the type.
1992 **Vector constants**
1993     Vector constants are represented with notation similar to vector
1994     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1995     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1996     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1997     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1998     elements must match those specified by the type.
1999 **Zero initialization**
2000     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2001     value to zero of *any* type, including scalar and
2002     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2003     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2004     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2005 **Metadata node**
2006     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2007     type <t_metadata>`. For example:
2008     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2009     constants that are meant to be interpreted as part of the
2010     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2011     information such as debug info.
2012
2013 Global Variable and Function Addresses
2014 --------------------------------------
2015
2016 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2017 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2018 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2019 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2020 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2021 file:
2022
2023 .. code-block:: llvm
2024
2025     @X = global i32 17
2026     @Y = global i32 42
2027     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2028
2029 .. _undefvalues:
2030
2031 Undefined Values
2032 ----------------
2033
2034 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2035 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2036 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2037 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2038
2039 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2040 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2041 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2042 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2043
2044 .. code-block:: llvm
2045
2046       %A = add %X, undef
2047       %B = sub %X, undef
2048       %C = xor %X, undef
2049     Safe:
2050       %A = undef
2051       %B = undef
2052       %C = undef
2053
2054 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2055 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2056
2057 .. code-block:: llvm
2058
2059       %A = or %X, undef
2060       %B = and %X, undef
2061     Safe:
2062       %A = -1
2063       %B = 0
2064     Unsafe:
2065       %A = undef
2066       %B = undef
2067
2068 These logical operations have bits that are not always affected by the
2069 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2070 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2071 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2072 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2073 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2074 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2075 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2076 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2077
2078 .. code-block:: llvm
2079
2080       %A = select undef, %X, %Y
2081       %B = select undef, 42, %Y
2082       %C = select %X, %Y, undef
2083     Safe:
2084       %A = %X     (or %Y)
2085       %B = 42     (or %Y)
2086       %C = %Y
2087     Unsafe:
2088       %A = undef
2089       %B = undef
2090       %C = undef
2091
2092 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2093 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2094 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2095 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2096 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2097 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2098 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2099
2100 .. code-block:: llvm
2101
2102       %A = xor undef, undef
2103
2104       %B = undef
2105       %C = xor %B, %B
2106
2107       %D = undef
2108       %E = icmp lt %D, 4
2109       %F = icmp gte %D, 4
2110
2111     Safe:
2112       %A = undef
2113       %B = undef
2114       %C = undef
2115       %D = undef
2116       %E = undef
2117       %F = undef
2118
2119 This example points out that two '``undef``' operands are not
2120 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2121 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2122 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2123 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2124 its value over its "live range". This is true because the variable
2125 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2126 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2127 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2128 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2129 uses with" concept would not hold.
2130
2131 .. code-block:: llvm
2132
2133       %A = fdiv undef, %X
2134       %B = fdiv %X, undef
2135     Safe:
2136       %A = undef
2137     b: unreachable
2138
2139 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2140 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2141 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2142 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2143 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2144 However, in the second example, we can make a more aggressive
2145 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2146 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2147 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2148 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2149 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2150 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2151
2152 .. code-block:: llvm
2153
2154     a:  store undef -> %X
2155     b:  store %X -> undef
2156     Safe:
2157     a: <deleted>
2158     b: unreachable
2159
2160 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2161 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2162 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2163 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2164 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2165
2166 .. _poisonvalues:
2167
2168 Poison Values
2169 -------------
2170
2171 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2172 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2173 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2174 which results in undefined behavior.
2175
2176 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2177 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2178 the ``nsw`` flag.
2179
2180 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2181
2182 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2183 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2184    their dynamic predecessor basic block.
2185 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2186    in the dynamic callers of their functions.
2187 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2188    instructions that dynamically transfer control back to them.
2189 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2190    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2191    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2192 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2193    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2194    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2195    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2196 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2197    most recent preceding instruction with externally visible side
2198    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2199    operations <volatile>`.)
2200 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2201    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2202    multiple successors and the instruction is always executed when
2203    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2204    when control is transferred to another.
2205 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2206    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2207    be different if the terminator had transferred control to a different
2208    successor.
2209 -  Dependence is transitive.
2210
2211 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2212 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2213 on a poison value has undefined behavior.
2214
2215 Here are some examples:
2216
2217 .. code-block:: llvm
2218
2219     entry:
2220       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2221       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2222       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2223       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2224
2225       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2226       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2227
2228       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2229
2230       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2231       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2232       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2233       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2234
2235       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2236       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2237
2238     true:
2239       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2240                                            ; it has undefined behavior.
2241       br label %end
2242
2243     end:
2244       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2245                                            ; Both edges into this PHI are
2246                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2247                                            ; always results in a poison value.
2248
2249       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2250                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2251                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2252
2253       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2254                                            ; The same branch again, but this time the
2255                                            ; true block doesn't have side effects.
2256
2257     second_true:
2258       ; No side effects!
2259       ret void
2260
2261     second_end:
2262       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2263                                            ; on the store in %end. Also, it is
2264                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2265                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2266                                            ; behavior in this example).
2267
2268 .. _blockaddress:
2269
2270 Addresses of Basic Blocks
2271 -------------------------
2272
2273 ``blockaddress(@function, %block)``
2274
2275 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2276 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2277 Taking the address of the entry block is illegal.
2278
2279 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2280 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2281 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2282 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2283 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2284 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2285 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2286 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2287 instruction.
2288
2289 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2290 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2291
2292 .. _constantexprs:
2293
2294 Constant Expressions
2295 --------------------
2296
2297 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2298 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2299 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2300 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2301 The following is the syntax for constant expressions:
2302
2303 ``trunc (CST to TYPE)``
2304     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2305     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2306 ``zext (CST to TYPE)``
2307     Zero 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 ``sext (CST to TYPE)``
2310     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2311     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2312 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2313     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2314     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2315     must be floating point.
2316 ``fpext (CST to TYPE)``
2317     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2318     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2319     floating point.
2320 ``fptoui (CST to TYPE)``
2321     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2322     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2323     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2324     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2325     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2326 ``fptosi (CST to TYPE)``
2327     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2328     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2329     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2330     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2331     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2332 ``uitofp (CST to TYPE)``
2333     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2334     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2335     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2336     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2337     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2338 ``sitofp (CST to TYPE)``
2339     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2340     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2341     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2342     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2343     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2344 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2345     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2346     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2347     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2348     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2349 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2350     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2351     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2352     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2353     This one is *really* dangerous!
2354 ``bitcast (CST to TYPE)``
2355     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2356     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2357     instruction <i_bitcast>`.
2358 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2359     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2360     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2361     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2362 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2363     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2364     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2365     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2366     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2367 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2368     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2369 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2370     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2371 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2372     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2373 ``extractelement (VAL, IDX)``
2374     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2375     constants.
2376 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2377     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2378     constants.
2379 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2380     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2381     constants.
2382 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2383     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2384     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2385     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2386     least one index value must be specified.
2387 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2388     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2389     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2390     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2391     value must be specified.
2392 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2393     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2394     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2395     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2396     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2397     operations on floating point values are allowed).
2398
2399 Other Values
2400 ============
2401
2402 .. _inlineasmexprs:
2403
2404 Inline Assembler Expressions
2405 ----------------------------
2406
2407 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2408 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2409 value represents the inline assembler as a string (containing the
2410 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2411 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2412 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2413 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2414 assembler expression is:
2415
2416 .. code-block:: llvm
2417
2418     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2419
2420 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2421 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2422 Thus, typically we have:
2423
2424 .. code-block:: llvm
2425
2426     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2427
2428 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2429 marked as having side effects. This is done through the use of the
2430 '``sideeffect``' keyword, like so:
2431
2432 .. code-block:: llvm
2433
2434     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2435
2436 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2437 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2438 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2439 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2440 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2441 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2442
2443 .. code-block:: llvm
2444
2445     call void asm alignstack "eieio", ""()
2446
2447 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2448 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2449 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2450 the only supported dialects. An example is:
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2455
2456 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2457 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2458 keyword last.
2459
2460 Inline Asm Metadata
2461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2462
2463 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2464 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2465 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2466 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2467 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2468 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2469 it. For example:
2470
2471 .. code-block:: llvm
2472
2473     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2474     ...
2475     !42 = !{ i32 1234567 }
2476
2477 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2478 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2479 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2480 occurs on.
2481
2482 .. _metadata:
2483
2484 Metadata Nodes and Metadata Strings
2485 -----------------------------------
2486
2487 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2488 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2489 code generator. One example application of metadata is source-level
2490 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2491 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2492 preceding exclamation point ('``!``').
2493
2494 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2495 contain any character by escaping non-printable characters with
2496 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2497 "``!"test\00"``".
2498
2499 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2500 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2501 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2502 their operand. For example:
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2507
2508 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2509 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2510 example:
2511
2512 .. code-block:: llvm
2513
2514     !foo =  metadata !{!4, !3}
2515
2516 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2517 function is using two metadata arguments:
2518
2519 .. code-block:: llvm
2520
2521     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2522
2523 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2524 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2529
2530 More information about specific metadata nodes recognized by the
2531 optimizers and code generator is found below.
2532
2533 '``tbaa``' Metadata
2534 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2535
2536 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2537 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2538 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2539 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2540 custom alias analysis behavior for other languages.
2541
2542 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2543 to three fields, e.g.:
2544
2545 .. code-block:: llvm
2546
2547     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2548     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2549     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2550     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2551
2552 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2553 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2554 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2555 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2556 common names.
2557
2558 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2559 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2560 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2561 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2562 from multiple front-ends is handled conservatively.
2563
2564 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2565 indicates that the type is "constant" (meaning
2566 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2567 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2568
2569 '``tbaa.struct``' Metadata
2570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2571
2572 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2573 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2574 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2575 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2576 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2577 of the aggregate.
2578
2579 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2580 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2581
2582 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2583 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2584 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2585 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2586 its tbaa tag. e.g.:
2587
2588 .. code-block:: llvm
2589
2590     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2591
2592 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2593 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2594 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2595
2596 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2597 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2598 does not carry useful data and need not be preserved.
2599
2600 '``fpmath``' Metadata
2601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2602
2603 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2604 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2605 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2606 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2607 it. ULP is defined as follows:
2608
2609     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2610     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2611     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2612     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2613     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2614
2615 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2616 number representing the maximum relative error, for example:
2617
2618 .. code-block:: llvm
2619
2620     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2621
2622 '``range``' Metadata
2623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2624
2625 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2626 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2627 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2628 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2629 pair has the following properties:
2630
2631 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2632 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2633 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2634 -  The range is allowed to wrap.
2635 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2636    ``a!=b``.
2637
2638 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2639 they must be non-contiguous.
2640
2641 Examples:
2642
2643 .. code-block:: llvm
2644
2645       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2646       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2647       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2648       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2649     ...
2650     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2651     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2652     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2653     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2654
2655 '``llvm.loop``'
2656 ^^^^^^^^^^^^^^^
2657
2658 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2659 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2660 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2661 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2662 specified with the name ``llvm.loop``.
2663
2664 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2665 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2666 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2667 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2668 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2669 constructs:
2670
2671 .. code-block:: llvm
2672
2673     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2674     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2675
2676 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2677 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2678 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2679 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2680
2681 .. code-block:: llvm
2682
2683       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2684     ...
2685     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2686     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2687
2688 '``llvm.mem``'
2689 ^^^^^^^^^^^^^^^
2690
2691 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2692 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2693
2694 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2696
2697 For a loop to be parallel, in addition to using
2698 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2699 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2700 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2701 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2702 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2703 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2704 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2705 body.
2706
2707 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2708 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2709 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2710
2711 .. code-block:: llvm
2712
2713    for.body:
2714      ...
2715      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2716      ...
2717      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2718      ...
2719      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2720
2721    for.end:
2722    ...
2723    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2724
2725 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2726 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2727 the loop identifier metadata node directly:
2728
2729 .. code-block:: llvm
2730
2731    outer.for.body:
2732    ...
2733
2734    inner.for.body:
2735      ...
2736      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2737      ...
2738      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2739      ...
2740      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2741
2742    inner.for.end:
2743      ...
2744      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2745      ...
2746      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2747      ...
2748      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2749
2750    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2751    ...
2752    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2753    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2754    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2755
2756 '``llvm.vectorizer``'
2757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2758
2759 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2760 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2761
2762 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2763 loop identification metadata.
2764
2765 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2767
2768 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2769 loop exactly ``N`` times.
2770
2771 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2772 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2773
2774 .. code-block:: llvm
2775
2776    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2777
2778 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2779 loop.
2780
2781 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2782 determined automatically.
2783
2784 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2786
2787 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2788 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2789 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2790 it believes it is valid to do so.
2791
2792 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2793 operand is an integer specifying the width. For example:
2794
2795 .. code-block:: llvm
2796
2797    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2798
2799 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2800 loop.
2801
2802 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2803 automatically.
2804
2805 Module Flags Metadata
2806 =====================
2807
2808 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2809 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2810 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2811 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2812 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2813 look it up.
2814
2815 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2816 Each triplet has the following form:
2817
2818 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2819    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2820    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2821    described below.
2822 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2823    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2824    including entries with the **Require** behavior).
2825 -  The third element is the value of the flag.
2826
2827 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2828 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2829 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2830 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2831 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2832 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2833
2834 The following behaviors are supported:
2835
2836 .. list-table::
2837    :header-rows: 1
2838    :widths: 10 90
2839
2840    * - Value
2841      - Behavior
2842
2843    * - 1
2844      - **Error**
2845            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2846            is that of the operands.
2847
2848    * - 2
2849      - **Warning**
2850            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2851            operand for the flag from the first module being linked.
2852
2853    * - 3
2854      - **Require**
2855            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2856            specified value after linking is performed. The value must be a
2857            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2858            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2859            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2860            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2861            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2862
2863    * - 4
2864      - **Override**
2865            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2866            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2867            differ, an error will be emitted.
2868
2869    * - 5
2870      - **Append**
2871            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2872
2873    * - 6
2874      - **AppendUnique**
2875            Appends the two values, which are required to be metadata
2876            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2877            during the append operation.
2878
2879 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2880 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2881 value) or **Override**.
2882
2883 An example of module flags:
2884
2885 .. code-block:: llvm
2886
2887     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2888     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2889     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2890     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2891       metadata !{
2892         metadata !"foo", i32 1
2893       }
2894     }
2895     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2896
2897 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2898    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2899    values are not equal.
2900
2901 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2902    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2903    '37'.
2904
2905 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2906    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2907    warning if their values are not equal.
2908
2909 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2910
2911    ::
2912
2913        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2914
2915    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2916    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2917    performed.
2918
2919 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2920 ----------------------------------------------------
2921
2922 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2923 collection in a special section called "image info". The metadata
2924 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2925 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2926 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2927 be merged rather than appended together.
2928
2929 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2930 following key-value pairs:
2931
2932 .. list-table::
2933    :header-rows: 1
2934    :widths: 30 70
2935
2936    * - Key
2937      - Value
2938
2939    * - ``Objective-C Version``
2940      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2941
2942    * - ``Objective-C Image Info Version``
2943      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2944        always 0.
2945
2946    * - ``Objective-C Image Info Section``
2947      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2948        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2949        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2950        Objective-C ABI version 2.
2951
2952    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2953      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2954        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2955        collection supported.
2956
2957    * - ``Objective-C GC Only``
2958      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2959        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2960        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2961
2962 Some important flag interactions:
2963
2964 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2965    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2966    2, then the resulting module has the
2967    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2968 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2969    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2970
2971 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2972 --------------------------------------------
2973
2974 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2975 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2976 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2977 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2978
2979 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2980 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2981 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2982 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2983 list of metadata strings defining linker options.
2984
2985 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2986 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2987 framework::
2988
2989     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2990        metadata !{
2991           metadata !{ metadata !"-lz" },
2992           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2993     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2994
2995 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2996 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2997 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2998 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2999 assembly writer or object file emitter.
3000
3001 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3002 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3003 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3004
3005 .. _intrinsicglobalvariables:
3006
3007 Intrinsic Global Variables
3008 ==========================
3009
3010 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3011 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3012 All globals of this sort should have a section specified as
3013 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3014 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3015
3016 .. _gv_llvmused:
3017
3018 The '``llvm.used``' Global Variable
3019 -----------------------------------
3020
3021 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3022 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3023 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3024 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3025 use of it is:
3026
3027 .. code-block:: llvm
3028
3029     @X = global i8 4
3030     @Y = global i32 123
3031
3032     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3033        i8* @X,
3034        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3035     ], section "llvm.metadata"
3036
3037 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3038 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3039 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3040 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3041 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3042 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3043 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3044
3045 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3046 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3047 molesting the symbol.
3048
3049 .. _gv_llvmcompilerused:
3050
3051 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3052 --------------------------------------------
3053
3054 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3055 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3056 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3057 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3058 by ``@llvm.used``.
3059
3060 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3061 and should not be exposed to source languages.
3062
3063 .. _gv_llvmglobalctors:
3064
3065 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3066 -------------------------------------------
3067
3068 .. code-block:: llvm
3069
3070     %0 = type { i32, void ()* }
3071     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3072
3073 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3074 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3075 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3076 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3077 is not defined.
3078
3079 .. _llvmglobaldtors:
3080
3081 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3082 -------------------------------------------
3083
3084 .. code-block:: llvm
3085
3086     %0 = type { i32, void ()* }
3087     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3088
3089 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3090 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3091 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3092 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3093 defined.
3094
3095 Instruction Reference
3096 =====================
3097
3098 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3099 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3100 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3101 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3102 :ref:`other instructions <otherops>`.
3103
3104 .. _terminators:
3105
3106 Terminator Instructions
3107 -----------------------
3108
3109 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3110 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3111 block should be executed after the current block is finished. These
3112 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3113 control flow, not values (the one exception being the
3114 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3115
3116 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3117 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3118 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3119 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3120
3121 .. _i_ret:
3122
3123 '``ret``' Instruction
3124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3125
3126 Syntax:
3127 """""""
3128
3129 ::
3130
3131       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3132       ret void                 ; Return from void function
3133
3134 Overview:
3135 """""""""
3136
3137 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3138 a value) from a function back to the caller.
3139
3140 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3141 value and then causes control flow, and one that just causes control
3142 flow to occur.
3143
3144 Arguments:
3145 """"""""""
3146
3147 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3148 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3149 class <t_firstclass>`' type.
3150
3151 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3152 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3153 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3154 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3155 value.
3156
3157 Semantics:
3158 """"""""""
3159
3160 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3161 the calling function's context. If the caller is a
3162 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3163 instruction after the call. If the caller was an
3164 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3165 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3166 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3167 value.
3168
3169 Example:
3170 """"""""
3171
3172 .. code-block:: llvm
3173
3174       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3175       ret void                        ; Return from a void function
3176       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3177
3178 .. _i_br:
3179
3180 '``br``' Instruction
3181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3182
3183 Syntax:
3184 """""""
3185
3186 ::
3187
3188       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3189       br label <dest>          ; Unconditional branch
3190
3191 Overview:
3192 """""""""
3193
3194 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3195 different basic block in the current function. There are two forms of
3196 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3197 unconditional branch.
3198
3199 Arguments:
3200 """"""""""
3201
3202 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3203 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3204 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3205
3206 Semantics:
3207 """"""""""
3208
3209 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3210 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3211 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3212 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3213
3214 Example:
3215 """"""""
3216
3217 .. code-block:: llvm
3218
3219     Test:
3220       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3221       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3222     IfEqual:
3223       ret i32 1
3224     IfUnequal:
3225       ret i32 0
3226
3227 .. _i_switch:
3228
3229 '``switch``' Instruction
3230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3231
3232 Syntax:
3233 """""""
3234
3235 ::
3236
3237       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3238
3239 Overview:
3240 """""""""
3241
3242 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3243 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3244 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3245 destinations.
3246
3247 Arguments:
3248 """"""""""
3249
3250 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3251 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3252 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3253 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3254
3255 Semantics:
3256 """"""""""
3257
3258 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3259 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3260 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3261 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3262 to the default destination.
3263
3264 Implementation:
3265 """""""""""""""
3266
3267 Depending on properties of the target machine and the particular
3268 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3269 different ways. For example, it could be generated as a series of
3270 chained conditional branches or with a lookup table.
3271
3272 Example:
3273 """"""""
3274
3275 .. code-block:: llvm
3276
3277      ; Emulate a conditional br instruction
3278      %Val = zext i1 %value to i32
3279      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3280
3281      ; Emulate an unconditional br instruction
3282      switch i32 0, label %dest [ ]
3283
3284      ; Implement a jump table:
3285      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3286                                          i32 1, label %onone
3287                                          i32 2, label %ontwo ]
3288
3289 .. _i_indirectbr:
3290
3291 '``indirectbr``' Instruction
3292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3293
3294 Syntax:
3295 """""""
3296
3297 ::
3298
3299       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3300
3301 Overview:
3302 """""""""
3303
3304 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3305 label within the current function, whose address is specified by
3306 "``address``". Address must be derived from a
3307 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3308
3309 Arguments:
3310 """"""""""
3311
3312 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3313 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3314 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3315 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3316
3317 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3318 accurate understanding of the CFG.
3319
3320 Semantics:
3321 """"""""""
3322
3323 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3324 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3325 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3326 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3327
3328 Implementation:
3329 """""""""""""""
3330
3331 This is typically implemented with a jump through a register.
3332
3333 Example:
3334 """"""""
3335
3336 .. code-block:: llvm
3337
3338      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3339
3340 .. _i_invoke:
3341
3342 '``invoke``' Instruction
3343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3344
3345 Syntax:
3346 """""""
3347
3348 ::
3349
3350       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3351                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3352
3353 Overview:
3354 """""""""
3355
3356 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3357 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3358 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3359 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3360 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3361 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3362 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3363 nearest "exception" label.
3364
3365 The '``exception``' label is a `landing
3366 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3367 '``exception``' label is required to have the
3368 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3369 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3370 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3371 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3372 instruction, so that the important information contained within the
3373 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3374
3375 Arguments:
3376 """"""""""
3377
3378 This instruction requires several arguments:
3379
3380 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3381    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3382    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3383 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3384    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3385    are valid here.
3386 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3387    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3388    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3389    branching off an arbitrary pointer to function value.
3390 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3391    function to be invoked.
3392 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3393    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3394    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3395    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3396    extra arguments can be specified.
3397 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3398    executes a '``ret``' instruction.
3399 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3400    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3401    mechanism.
3402 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3403    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3404    attributes are valid here.
3405
3406 Semantics:
3407 """"""""""
3408
3409 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3410 instruction in most regards. The primary difference is that it
3411 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3412 library to unwind the stack.
3413
3414 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3415 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3416 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3417 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3418
3419 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3420 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3421 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3422 return value is available.
3423
3424 Example:
3425 """"""""
3426
3427 .. code-block:: llvm
3428
3429       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3430                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3431       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3432                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3433
3434 .. _i_resume:
3435
3436 '``resume``' Instruction
3437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3438
3439 Syntax:
3440 """""""
3441
3442 ::
3443
3444       resume <type> <value>
3445
3446 Overview:
3447 """""""""
3448
3449 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3450 successors.
3451
3452 Arguments:
3453 """"""""""
3454
3455 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3456 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3457 function.
3458
3459 Semantics:
3460 """"""""""
3461
3462 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3463 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3464 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3465
3466 Example:
3467 """"""""
3468
3469 .. code-block:: llvm
3470
3471       resume { i8*, i32 } %exn
3472
3473 .. _i_unreachable:
3474
3475 '``unreachable``' Instruction
3476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3477
3478 Syntax:
3479 """""""
3480
3481 ::
3482
3483       unreachable
3484
3485 Overview:
3486 """""""""
3487
3488 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3489 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3490 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3491 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3492
3493 Semantics:
3494 """"""""""
3495
3496 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3497
3498 .. _binaryops:
3499
3500 Binary Operations
3501 -----------------
3502
3503 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3504 They require two operands of the same type, execute an operation on
3505 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3506 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3507 result value has the same type as its operands.
3508
3509 There are several different binary operators:
3510
3511 .. _i_add:
3512
3513 '``add``' Instruction
3514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3515
3516 Syntax:
3517 """""""
3518
3519 ::
3520
3521       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3522       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3523       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3524       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3525
3526 Overview:
3527 """""""""
3528
3529 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3530
3531 Arguments:
3532 """"""""""
3533
3534 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3535 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3536 arguments must have identical types.
3537
3538 Semantics:
3539 """"""""""
3540
3541 The value produced is the integer sum of the two operands.
3542
3543 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3544 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3545 the result.
3546
3547 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3548 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3549
3550 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3551 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3552 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3553 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3554
3555 Example:
3556 """"""""
3557
3558 .. code-block:: llvm
3559
3560       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3561
3562 .. _i_fadd:
3563
3564 '``fadd``' Instruction
3565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3566
3567 Syntax:
3568 """""""
3569
3570 ::
3571
3572       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3573
3574 Overview:
3575 """""""""
3576
3577 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3578
3579 Arguments:
3580 """"""""""
3581
3582 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3583 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3584 Both arguments must have identical types.
3585
3586 Semantics:
3587 """"""""""
3588
3589 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3590 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3591 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3592 optimizations:
3593
3594 Example:
3595 """"""""
3596
3597 .. code-block:: llvm
3598
3599       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3600
3601 '``sub``' Instruction
3602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3603
3604 Syntax:
3605 """""""
3606
3607 ::
3608
3609       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3610       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3611       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3612       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3613
3614 Overview:
3615 """""""""
3616
3617 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3618
3619 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3620 instruction present in most other intermediate representations.
3621
3622 Arguments:
3623 """"""""""
3624
3625 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3626 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3627 arguments must have identical types.
3628
3629 Semantics:
3630 """"""""""
3631
3632 The value produced is the integer difference of the two operands.
3633
3634 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3635 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3636 the result.
3637
3638 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3639 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3640
3641 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3642 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3643 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3644 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3645
3646 Example:
3647 """"""""
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3652       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3653
3654 .. _i_fsub:
3655
3656 '``fsub``' Instruction
3657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3658
3659 Syntax:
3660 """""""
3661
3662 ::
3663
3664       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3665
3666 Overview:
3667 """""""""
3668
3669 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3670
3671 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3672 instruction present in most other intermediate representations.
3673
3674 Arguments:
3675 """"""""""
3676
3677 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3678 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3679 Both arguments must have identical types.
3680
3681 Semantics:
3682 """"""""""
3683
3684 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3685 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3686 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3687 unsafe floating point optimizations:
3688
3689 Example:
3690 """"""""
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3695       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3696
3697 '``mul``' Instruction
3698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3699
3700 Syntax:
3701 """""""
3702
3703 ::
3704
3705       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3706       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3707       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3708       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3709
3710 Overview:
3711 """""""""
3712
3713 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3714
3715 Arguments:
3716 """"""""""
3717
3718 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3719 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3720 arguments must have identical types.
3721
3722 Semantics:
3723 """"""""""
3724
3725 The value produced is the integer product of the two operands.
3726
3727 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3728 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3729 bit width of the result.
3730
3731 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3732 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3733 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3734 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3735 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3736 product.
3737
3738 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3739 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3740 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3741 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3742
3743 Example:
3744 """"""""
3745
3746 .. code-block:: llvm
3747
3748       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3749
3750 .. _i_fmul:
3751
3752 '``fmul``' Instruction
3753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3754
3755 Syntax:
3756 """""""
3757
3758 ::
3759
3760       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3761
3762 Overview:
3763 """""""""
3764
3765 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3766
3767 Arguments:
3768 """"""""""
3769
3770 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3771 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3772 Both arguments must have identical types.
3773
3774 Semantics:
3775 """"""""""
3776
3777 The value produced is the floating point product of the two operands.
3778 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3779 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3780 unsafe floating point optimizations:
3781
3782 Example:
3783 """"""""
3784
3785 .. code-block:: llvm
3786
3787       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3788
3789 '``udiv``' Instruction
3790 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3791
3792 Syntax:
3793 """""""
3794
3795 ::
3796
3797       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3798       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3799
3800 Overview:
3801 """""""""
3802
3803 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3804
3805 Arguments:
3806 """"""""""
3807
3808 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3809 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3810 arguments must have identical types.
3811
3812 Semantics:
3813 """"""""""
3814
3815 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3816
3817 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3818 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3819
3820 Division by zero leads to undefined behavior.
3821
3822 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3823 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3824 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3825
3826 Example:
3827 """"""""
3828
3829 .. code-block:: llvm
3830
3831       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3832
3833 '``sdiv``' Instruction
3834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3835
3836 Syntax:
3837 """""""
3838
3839 ::
3840
3841       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3842       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3843
3844 Overview:
3845 """""""""
3846
3847 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3848
3849 Arguments:
3850 """"""""""
3851
3852 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3853 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3854 arguments must have identical types.
3855
3856 Semantics:
3857 """"""""""
3858
3859 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3860 rounded towards zero.
3861
3862 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3863 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3864
3865 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3866 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3867 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3868
3869 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3870 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3871
3872 Example:
3873 """"""""
3874
3875 .. code-block:: llvm
3876
3877       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3878
3879 .. _i_fdiv:
3880
3881 '``fdiv``' Instruction
3882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3883
3884 Syntax:
3885 """""""
3886
3887 ::
3888
3889       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3890
3891 Overview:
3892 """""""""
3893
3894 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3895
3896 Arguments:
3897 """"""""""
3898
3899 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3900 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3901 Both arguments must have identical types.
3902
3903 Semantics:
3904 """"""""""
3905
3906 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3907 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3908 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3909 unsafe floating point optimizations:
3910
3911 Example:
3912 """"""""
3913
3914 .. code-block:: llvm
3915
3916       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3917
3918 '``urem``' Instruction
3919 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3920
3921 Syntax:
3922 """""""
3923
3924 ::
3925
3926       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3927
3928 Overview:
3929 """""""""
3930
3931 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3932 division of its two arguments.
3933
3934 Arguments:
3935 """"""""""
3936
3937 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3938 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3939 arguments must have identical types.
3940
3941 Semantics:
3942 """"""""""
3943
3944 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3945 This instruction always performs an unsigned division to get the
3946 remainder.
3947
3948 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3949 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3950
3951 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3952
3953 Example:
3954 """"""""
3955
3956 .. code-block:: llvm
3957
3958       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3959
3960 '``srem``' Instruction
3961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3962
3963 Syntax:
3964 """""""
3965
3966 ::
3967
3968       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3969
3970 Overview:
3971 """""""""
3972
3973 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3974 division of its two operands. This instruction can also take
3975 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3976 must be integers.
3977
3978 Arguments:
3979 """"""""""
3980
3981 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3982 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3983 arguments must have identical types.
3984
3985 Semantics:
3986 """"""""""
3987
3988 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3989 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3990 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3991 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3992 difference, see `The Math
3993 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3994 table of how this is implemented in various languages, please see
3995 `Wikipedia: modulo
3996 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3997
3998 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3999 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4000
4001 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4002 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4003 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4004 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4005 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4006 result of the division and the remainder.)
4007
4008 Example:
4009 """"""""
4010
4011 .. code-block:: llvm
4012
4013       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4014
4015 .. _i_frem:
4016
4017 '``frem``' Instruction
4018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4019
4020 Syntax:
4021 """""""
4022
4023 ::
4024
4025       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4026
4027 Overview:
4028 """""""""
4029
4030 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4031 its two operands.
4032
4033 Arguments:
4034 """"""""""
4035
4036 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4037 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4038 Both arguments must have identical types.
4039
4040 Semantics:
4041 """"""""""
4042
4043 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4044 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4045 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4046 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4047
4048 Example:
4049 """"""""
4050
4051 .. code-block:: llvm
4052
4053       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4054
4055 .. _bitwiseops:
4056
4057 Bitwise Binary Operations
4058 -------------------------
4059
4060 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4061 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4062 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4063 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4064 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4065
4066 '``shl``' Instruction
4067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4068
4069 Syntax:
4070 """""""
4071
4072 ::
4073
4074       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4075       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4076       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4077       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4078
4079 Overview:
4080 """""""""
4081
4082 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4083 a specified number of bits.
4084
4085 Arguments:
4086 """"""""""
4087
4088 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4089 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4090 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4091
4092 Semantics:
4093 """"""""""
4094
4095 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4096 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4097 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4098 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4099 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4100 in ``op2``.
4101
4102 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4103 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4104 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4105 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4106 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4107 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4108 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4109
4110 Example:
4111 """"""""
4112
4113 .. code-block:: llvm
4114
4115       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4116       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4117       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4118       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4119       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4120
4121 '``lshr``' Instruction
4122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4123
4124 Syntax:
4125 """""""
4126
4127 ::
4128
4129       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4130       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4131
4132 Overview:
4133 """""""""
4134
4135 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4136 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4137
4138 Arguments:
4139 """"""""""
4140
4141 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4142 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4143 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4144
4145 Semantics:
4146 """"""""""
4147
4148 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4149 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4150 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4151 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4152 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4153 corresponding shift amount in ``op2``.
4154
4155 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4156 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4157 non-zero.
4158
4159 Example:
4160 """"""""
4161
4162 .. code-block:: llvm
4163
4164       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4165       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4166       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4167       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4168       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4169       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4170
4171 '``ashr``' Instruction
4172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4173
4174 Syntax:
4175 """""""
4176
4177 ::
4178
4179       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4180       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4181
4182 Overview:
4183 """""""""
4184
4185 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4186 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4187 extension.
4188
4189 Arguments:
4190 """"""""""
4191
4192 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4193 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4194 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4195
4196 Semantics:
4197 """"""""""
4198
4199 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4200 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4201 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4202 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4203 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4204 corresponding shift amount in ``op2``.
4205
4206 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4207 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4208 non-zero.
4209
4210 Example:
4211 """"""""
4212
4213 .. code-block:: llvm
4214
4215       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4216       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4217       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4218       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4219       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4220       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4221
4222 '``and``' Instruction
4223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4224
4225 Syntax:
4226 """""""
4227
4228 ::
4229
4230       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4231
4232 Overview:
4233 """""""""
4234
4235 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4236 operands.
4237
4238 Arguments:
4239 """"""""""
4240
4241 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4242 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4243 arguments must have identical types.
4244
4245 Semantics:
4246 """"""""""
4247
4248 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4249
4250 +-----+-----+-----+
4251 | In0 | In1 | Out |
4252 +-----+-----+-----+
4253 |   0 |   0 |   0 |
4254 +-----+-----+-----+
4255 |   0 |   1 |   0 |
4256 +-----+-----+-----+
4257 |   1 |   0 |   0 |
4258 +-----+-----+-----+
4259 |   1 |   1 |   1 |
4260 +-----+-----+-----+
4261
4262 Example:
4263 """"""""
4264
4265 .. code-block:: llvm
4266
4267       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4268       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4269       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4270
4271 '``or``' Instruction
4272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4273
4274 Syntax:
4275 """""""
4276
4277 ::
4278
4279       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4280
4281 Overview:
4282 """""""""
4283
4284 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4285 two operands.
4286
4287 Arguments:
4288 """"""""""
4289
4290 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4291 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4292 arguments must have identical types.
4293
4294 Semantics:
4295 """"""""""
4296
4297 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4298
4299 +-----+-----+-----+
4300 | In0 | In1 | Out |
4301 +-----+-----+-----+
4302 |   0 |   0 |   0 |
4303 +-----+-----+-----+
4304 |   0 |   1 |   1 |
4305 +-----+-----+-----+
4306 |   1 |   0 |   1 |
4307 +-----+-----+-----+
4308 |   1 |   1 |   1 |
4309 +-----+-----+-----+
4310
4311 Example:
4312 """"""""
4313
4314 ::
4315
4316       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4317       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4318       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4319
4320 '``xor``' Instruction
4321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4322
4323 Syntax:
4324 """""""
4325
4326 ::
4327
4328       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4329
4330 Overview:
4331 """""""""
4332
4333 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4334 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4335 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4336
4337 Arguments:
4338 """"""""""
4339
4340 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4341 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4342 arguments must have identical types.
4343
4344 Semantics:
4345 """"""""""
4346
4347 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4348
4349 +-----+-----+-----+
4350 | In0 | In1 | Out |
4351 +-----+-----+-----+
4352 |   0 |   0 |   0 |
4353 +-----+-----+-----+
4354 |   0 |   1 |   1 |
4355 +-----+-----+-----+
4356 |   1 |   0 |   1 |
4357 +-----+-----+-----+
4358 |   1 |   1 |   0 |
4359 +-----+-----+-----+
4360
4361 Example:
4362 """"""""
4363
4364 .. code-block:: llvm
4365
4366       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4367       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4368       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4369       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4370
4371 Vector Operations
4372 -----------------
4373
4374 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4375 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4376 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4377 While LLVM does directly support these vector operations, many
4378 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4379 take full advantage of a specific target.
4380
4381 .. _i_extractelement:
4382
4383 '``extractelement``' Instruction
4384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4385
4386 Syntax:
4387 """""""
4388
4389 ::
4390
4391       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4392
4393 Overview:
4394 """""""""
4395
4396 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4397 from a vector at a specified index.
4398
4399 Arguments:
4400 """"""""""
4401
4402 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4403 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4404 the position from which to extract the element. The index may be a
4405 variable.
4406
4407 Semantics:
4408 """"""""""
4409
4410 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4411 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4412 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4413
4414 Example:
4415 """"""""
4416
4417 .. code-block:: llvm
4418
4419       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4420
4421 .. _i_insertelement:
4422
4423 '``insertelement``' Instruction
4424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4425
4426 Syntax:
4427 """""""
4428
4429 ::
4430
4431       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4432
4433 Overview:
4434 """""""""
4435
4436 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4437 vector at a specified index.
4438
4439 Arguments:
4440 """"""""""
4441
4442 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4443 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4444 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4445 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4446 index may be a variable.
4447
4448 Semantics:
4449 """"""""""
4450
4451 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4452 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4453 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4454 undefined.
4455
4456 Example:
4457 """"""""
4458
4459 .. code-block:: llvm
4460
4461       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4462
4463 .. _i_shufflevector:
4464
4465 '``shufflevector``' Instruction
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 Syntax:
4469 """""""
4470
4471 ::
4472
4473       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4474
4475 Overview:
4476 """""""""
4477
4478 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4479 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4480 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4481
4482 Arguments:
4483 """"""""""
4484
4485 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4486 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4487 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4488 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4489 same as the element type of the first two operands.
4490
4491 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4492 constant integer or undef values.
4493
4494 Semantics:
4495 """"""""""
4496
4497 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4498 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4499 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4500 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4501 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4502 only one vector.
4503
4504 Example:
4505 """"""""
4506
4507 .. code-block:: llvm
4508
4509       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4510                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4511       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4512                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4513       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4514                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4515       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4516                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4517
4518 Aggregate Operations
4519 --------------------
4520
4521 LLVM supports several instructions for working with
4522 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4523
4524 .. _i_extractvalue:
4525
4526 '``extractvalue``' Instruction
4527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4528
4529 Syntax:
4530 """""""
4531
4532 ::
4533
4534       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4535
4536 Overview:
4537 """""""""
4538
4539 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4540 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4541
4542 Arguments:
4543 """"""""""
4544
4545 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4546 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4547 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4548 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4549
4550 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4551
4552 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4553    omitted and assumed to be zero.
4554 -  At least one index must be specified.
4555 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4556
4557 Semantics:
4558 """"""""""
4559
4560 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4561 the index operands.
4562
4563 Example:
4564 """"""""
4565
4566 .. code-block:: llvm
4567
4568       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4569
4570 .. _i_insertvalue:
4571
4572 '``insertvalue``' Instruction
4573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4574
4575 Syntax:
4576 """""""
4577
4578 ::
4579
4580       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4581
4582 Overview:
4583 """""""""
4584
4585 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4586 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4587
4588 Arguments:
4589 """"""""""
4590
4591 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4592 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4593 a first-class value to insert. The following operands are constant
4594 indices indicating the position at which to insert the value in a
4595 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4596 to insert must have the same type as the value identified by the
4597 indices.
4598
4599 Semantics:
4600 """"""""""
4601
4602 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4603 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4604 indices is that of ``elt``.
4605
4606 Example:
4607 """"""""
4608
4609 .. code-block:: llvm
4610
4611       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4612       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4613       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4614
4615 .. _memoryops:
4616
4617 Memory Access and Addressing Operations
4618 ---------------------------------------
4619
4620 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4621 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4622 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4623 memory in LLVM.
4624
4625 .. _i_alloca:
4626
4627 '``alloca``' Instruction
4628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4629
4630 Syntax:
4631 """""""
4632
4633 ::
4634
4635       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4636
4637 Overview:
4638 """""""""
4639
4640 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4641 currently executing function, to be automatically released when this
4642 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4643 generic address space (address space zero).
4644
4645 Arguments:
4646 """"""""""
4647
4648 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4649 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4650 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4651 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4652 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4653 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4654 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4655 any convenient boundary compatible with the type.
4656
4657 '``type``' may be any sized type.
4658
4659 Semantics:
4660 """"""""""
4661
4662 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4663 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4664 memory is automatically released when the function returns. The
4665 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4666 variables that must have an address available. When the function returns
4667 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4668 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4669 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4670 is not specified.
4671
4672 Example:
4673 """"""""
4674
4675 .. code-block:: llvm
4676
4677       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4678       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4679       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4680       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4681
4682 .. _i_load:
4683
4684 '``load``' Instruction
4685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4686
4687 Syntax:
4688 """""""
4689
4690 ::
4691
4692       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4693       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4694       !<index> = !{ i32 1 }
4695
4696 Overview:
4697 """""""""
4698
4699 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4700
4701 Arguments:
4702 """"""""""
4703
4704 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4705 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4706 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4707 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4708 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4709 operations <volatile>`.
4710
4711 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4712 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4713 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4714 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4715 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4716 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4717 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4718 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4719 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4720 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4721 any defined semantics for atomic loads.
4722
4723 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4724 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4725 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4726 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4727 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4728 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4729 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4730
4731 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4732 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4733 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4734 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4735 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4736 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4737 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4738
4739 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4740 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4741 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4742 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4743 address points to memory which does not change value during program
4744 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4745 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4746
4747 Semantics:
4748 """"""""""
4749
4750 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4751 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4752 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4753 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4754 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4755 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4756 written using a store of the same type.
4757
4758 Examples:
4759 """""""""
4760
4761 .. code-block:: llvm
4762
4763       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4764       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4765       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4766
4767 .. _i_store:
4768
4769 '``store``' Instruction
4770 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4771
4772 Syntax:
4773 """""""
4774
4775 ::
4776
4777       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4778       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4779
4780 Overview:
4781 """""""""
4782
4783 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4784
4785 Arguments:
4786 """"""""""
4787
4788 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4789 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4790 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4791 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4792 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4793 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4794 operations <volatile>`.
4795
4796 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4797 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4798 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4799 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4800 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4801 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4802 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4803 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4804 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4805 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4806 have any defined semantics for atomic stores.
4807
4808 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4809 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4810 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4811 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4812 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4813 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4814 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4815 safe.
4816
4817 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4818 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4819 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4820 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4821 be reused in the cache. The code generator may select special
4822 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4823 x86.
4824
4825 Semantics:
4826 """"""""""
4827
4828 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4829 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4830 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4831 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4832 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4833 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4834 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4835 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4836
4837 Example:
4838 """"""""
4839
4840 .. code-block:: llvm
4841
4842       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4843       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4844       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4845
4846 .. _i_fence:
4847
4848 '``fence``' Instruction
4849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4850
4851 Syntax:
4852 """""""
4853
4854 ::
4855
4856       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4857
4858 Overview:
4859 """""""""
4860
4861 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4862 between operations.
4863
4864 Arguments:
4865 """"""""""
4866
4867 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4868 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4869 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4870
4871 Semantics:
4872 """"""""""
4873
4874 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4875 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4876 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4877 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4878 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4879 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4880 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4881 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4882 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4883 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4884 *happens-before* edge.
4885
4886 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4887 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4888 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4889
4890 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4891 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4892 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4893
4894 Example:
4895 """"""""
4896
4897 .. code-block:: llvm
4898
4899       fence acquire                          ; yields {void}
4900       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4901
4902 .. _i_cmpxchg:
4903
4904 '``cmpxchg``' Instruction
4905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4906
4907 Syntax:
4908 """""""
4909
4910 ::
4911
4912       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4913
4914 Overview:
4915 """""""""
4916
4917 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4918 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4919 equal, it stores a new value into the memory.
4920
4921 Arguments:
4922 """"""""""
4923
4924 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4925 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4926 address, and a new value to place at that address if the compared values
4927 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4928 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4929 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4930 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4931 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4932 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4933 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4934
4935 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4936 synchronizes with other atomic operations.
4937
4938 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4939 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4940 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4941 respect to all other code in the system.
4942
4943 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4944 equal to the size in memory of the operand.
4945
4946 Semantics:
4947 """"""""""
4948
4949 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4950 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4951 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4952 returned.
4953
4954 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4955 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4956 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4957 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4958
4959 Example:
4960 """"""""
4961
4962 .. code-block:: llvm
4963
4964     entry:
4965       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4966       br label %loop
4967
4968     loop:
4969       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4970       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4971       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4972       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4973       br i1 %success, label %done, label %loop
4974
4975     done:
4976       ...
4977
4978 .. _i_atomicrmw:
4979
4980 '``atomicrmw``' Instruction
4981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4982
4983 Syntax:
4984 """""""
4985
4986 ::
4987
4988       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4989
4990 Overview:
4991 """""""""
4992
4993 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4994
4995 Arguments:
4996 """"""""""
4997
4998 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4999 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5000 operation. The operation must be one of the following keywords:
5001
5002 -  xchg
5003 -  add
5004 -  sub
5005 -  and
5006 -  nand
5007 -  or
5008 -  xor
5009 -  max
5010 -  min
5011 -  umax
5012 -  umin
5013
5014 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5015 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5016 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5017 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5018 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5019 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5020 operations <volatile>`.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5026 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5027 value at the location is returned. The modification is specified by the
5028 operation argument:
5029
5030 -  xchg: ``*ptr = val``
5031 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5032 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5033 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5034 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5035 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5036 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5037 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5038 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5039 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5040    comparison)
5041 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5042    comparison)
5043
5044 Example:
5045 """"""""
5046
5047 .. code-block:: llvm
5048
5049       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5050
5051 .. _i_getelementptr:
5052
5053 '``getelementptr``' Instruction
5054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5055
5056 Syntax:
5057 """""""
5058
5059 ::
5060
5061       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5062       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5063       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5064
5065 Overview:
5066 """""""""
5067
5068 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5069 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5070 address calculation only and does not access memory.
5071
5072 Arguments:
5073 """"""""""
5074
5075 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5076 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5077 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5078 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5079 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5080 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5081 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5082 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5083 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5084 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5085 would require loading the pointer before continuing calculation.
5086
5087 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5088 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5089 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5090 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5091 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5092 required to be constant. These integers are treated as signed values
5093 where relevant.
5094
5095 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5096 to LLVM:
5097
5098 .. code-block:: c
5099
5100     struct RT {
5101       char A;
5102       int B[10][20];
5103       char C;
5104     };
5105     struct ST {
5106       int X;
5107       double Y;
5108       struct RT Z;
5109     };
5110
5111     int *foo(struct ST *s) {
5112       return &s[1].Z.B[5][13];
5113     }
5114
5115 The LLVM code generated by Clang is:
5116
5117 .. code-block:: llvm
5118
5119     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5120     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5121
5122     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5123     entry:
5124       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5125       ret i32* %arrayidx
5126     }
5127
5128 Semantics:
5129 """"""""""
5130
5131 In the example above, the first index is indexing into the
5132 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5133 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5134 indexes into the third element of the structure, yielding a
5135 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5136 structure. The third index indexes into the second element of the
5137 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5138 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5139 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5140 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5141
5142 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5143 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5144 for the given testcase is equivalent to:
5145
5146 .. code-block:: llvm
5147
5148     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5149       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5150       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5151       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5152       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5153       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5154       ret i32* %t5
5155     }
5156
5157 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5158 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5159 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5160 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5161 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5162 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5163 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5164 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5165 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5166 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5167
5168 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5169 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5170 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5171 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5172 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5173 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5174 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5175 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5176 information.
5177
5178 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5179 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5180
5181 Example:
5182 """"""""
5183
5184 .. code-block:: llvm
5185
5186         ; yields [12 x i8]*:aptr
5187         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5188         ; yields i8*:vptr
5189         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5190         ; yields i8*:eptr
5191         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5192         ; yields i32*:iptr
5193         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5194
5195 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5196 must be a vector with the same number of elements. For example:
5197
5198 .. code-block:: llvm
5199
5200      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5201
5202 Conversion Operations
5203 ---------------------
5204
5205 The instructions in this category are the conversion instructions
5206 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5207 various bit conversions on the operand.
5208
5209 '``trunc .. to``' Instruction
5210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5211
5212 Syntax:
5213 """""""
5214
5215 ::
5216
5217       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5218
5219 Overview:
5220 """""""""
5221
5222 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5223
5224 Arguments:
5225 """"""""""
5226
5227 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5228 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5229 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5230 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5231 types are not allowed.
5232
5233 Semantics:
5234 """"""""""
5235
5236 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5237 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5238 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5239 It will always truncate bits.
5240
5241 Example:
5242 """"""""
5243
5244 .. code-block:: llvm
5245
5246       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5247       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5248       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5249       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5250
5251 '``zext .. to``' Instruction
5252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5253
5254 Syntax:
5255 """""""
5256
5257 ::
5258
5259       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5260
5261 Overview:
5262 """""""""
5263
5264 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5265
5266 Arguments:
5267 """"""""""
5268
5269 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5270 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5271 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5272 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5273
5274 Semantics:
5275 """"""""""
5276
5277 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5278 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5279
5280 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5281
5282 Example:
5283 """"""""
5284
5285 .. code-block:: llvm
5286
5287       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5288       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5289       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5290
5291 '``sext .. to``' Instruction
5292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5293
5294 Syntax:
5295 """""""
5296
5297 ::
5298
5299       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5300
5301 Overview:
5302 """""""""
5303
5304 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5305
5306 Arguments:
5307 """"""""""
5308
5309 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5310 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5311 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5312 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5313
5314 Semantics:
5315 """"""""""
5316
5317 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5318 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5319 of the type ``ty2``.
5320
5321 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5322
5323 Example:
5324 """"""""
5325
5326 .. code-block:: llvm
5327
5328       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5329       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5330       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5331
5332 '``fptrunc .. to``' Instruction
5333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5334
5335 Syntax:
5336 """""""
5337
5338 ::
5339
5340       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5341
5342 Overview:
5343 """""""""
5344
5345 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5346
5347 Arguments:
5348 """"""""""
5349
5350 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5351 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5352 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5353 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5354
5355 Semantics:
5356 """"""""""
5357
5358 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5359 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5360 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5361 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5362
5363 Example:
5364 """"""""
5365
5366 .. code-block:: llvm
5367
5368       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5369       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5370
5371 '``fpext .. to``' Instruction
5372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5373
5374 Syntax:
5375 """""""
5376
5377 ::
5378
5379       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5380
5381 Overview:
5382 """""""""
5383
5384 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5385 point value.
5386
5387 Arguments:
5388 """"""""""
5389
5390 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5391 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5392 to. The source type must be smaller than the destination type.
5393
5394 Semantics:
5395 """"""""""
5396
5397 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5398 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5399 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5400 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5401 *no-op cast* for a floating point cast.
5402
5403 Example:
5404 """"""""
5405
5406 .. code-block:: llvm
5407
5408       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5409       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5410
5411 '``fptoui .. to``' Instruction
5412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5413
5414 Syntax:
5415 """""""
5416
5417 ::
5418
5419       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5420
5421 Overview:
5422 """""""""
5423
5424 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5425 integer equivalent of type ``ty2``.
5426
5427 Arguments:
5428 """"""""""
5429
5430 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5431 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5432 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5433 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5434 type with the same number of elements as ``ty``
5435
5436 Semantics:
5437 """"""""""
5438
5439 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5440 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5441 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5442 are undefined.
5443
5444 Example:
5445 """"""""
5446
5447 .. code-block:: llvm
5448
5449       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5450       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5451       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5452
5453 '``fptosi .. to``' Instruction
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455
5456 Syntax:
5457 """""""
5458
5459 ::
5460
5461       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5462
5463 Overview:
5464 """""""""
5465
5466 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5467 ``value`` to type ``ty2``.
5468
5469 Arguments:
5470 """"""""""
5471
5472 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5473 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5474 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5475 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5476 type with the same number of elements as ``ty``
5477
5478 Semantics:
5479 """"""""""
5480
5481 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5482 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5483 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5484 are undefined.
5485
5486 Example:
5487 """"""""
5488
5489 .. code-block:: llvm
5490
5491       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5492       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5493       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5494
5495 '``uitofp .. to``' Instruction
5496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5497
5498 Syntax:
5499 """""""
5500
5501 ::
5502
5503       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5504
5505 Overview:
5506 """""""""
5507
5508 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5509 and converts that value to the ``ty2`` type.
5510
5511 Arguments:
5512 """"""""""
5513
5514 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5515 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5516 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5517 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5518 type with the same number of elements as ``ty``
5519
5520 Semantics:
5521 """"""""""
5522
5523 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5524 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5525 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5526 are undefined.
5527
5528 Example:
5529 """"""""
5530
5531 .. code-block:: llvm
5532
5533       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5534       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5535
5536 '``sitofp .. to``' Instruction
5537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5538
5539 Syntax:
5540 """""""
5541
5542 ::
5543
5544       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5545
5546 Overview:
5547 """""""""
5548
5549 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5550 converts that value to the ``ty2`` type.
5551
5552 Arguments:
5553 """"""""""
5554
5555 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5556 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5557 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5558 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5559 type with the same number of elements as ``ty``
5560
5561 Semantics:
5562 """"""""""
5563
5564 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5565 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5566 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5567 undefined.
5568
5569 Example:
5570 """"""""
5571
5572 .. code-block:: llvm
5573
5574       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5575       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5576
5577 .. _i_ptrtoint:
5578
5579 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5581
5582 Syntax:
5583 """""""
5584
5585 ::
5586
5587       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5588
5589 Overview:
5590 """""""""
5591
5592 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5593 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5594
5595 Arguments:
5596 """"""""""
5597
5598 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5599 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5600 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5601 a vector of integers type.
5602
5603 Semantics:
5604 """"""""""
5605
5606 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5607 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5608 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5609 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5610 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5611 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5612 change.
5613
5614 Example:
5615 """"""""
5616
5617 .. code-block:: llvm
5618
5619       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5620       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5621       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5622
5623 .. _i_inttoptr:
5624
5625 '``inttoptr .. to``' Instruction
5626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5627
5628 Syntax:
5629 """""""
5630
5631 ::
5632
5633       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5634
5635 Overview:
5636 """""""""
5637
5638 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5639 pointer type, ``ty2``.
5640
5641 Arguments:
5642 """"""""""
5643
5644 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5645 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5646 type.
5647
5648 Semantics:
5649 """"""""""
5650
5651 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5652 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5653 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5654 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5655 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5656 nothing is done (*no-op cast*).
5657
5658 Example:
5659 """"""""
5660
5661 .. code-block:: llvm
5662
5663       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5664       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5665       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5666       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5667
5668 .. _i_bitcast:
5669
5670 '``bitcast .. to``' Instruction
5671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5672
5673 Syntax:
5674 """""""
5675
5676 ::
5677
5678       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5679
5680 Overview:
5681 """""""""
5682
5683 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5684 changing any bits.
5685
5686 Arguments:
5687 """"""""""
5688
5689 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5690 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5691 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5692 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5693 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5694 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5695 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5696 long as they have the same size).
5697
5698 Semantics:
5699 """"""""""
5700
5701 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5702 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5703 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5704 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5705 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5706 pointers) types with the same address space through this instruction.
5707 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5708 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5709
5710 Example:
5711 """"""""
5712
5713 .. code-block:: llvm
5714
5715       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5716       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5717       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5718       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5719
5720 .. _i_addrspacecast:
5721
5722 '``addrspacecast .. to``' Instruction
5723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5724
5725 Syntax:
5726 """""""
5727
5728 ::
5729
5730       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
5731
5732 Overview:
5733 """""""""
5734
5735 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
5736 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
5737
5738 Arguments:
5739 """"""""""
5740
5741 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
5742 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
5743 address space.
5744
5745 Semantics:
5746 """"""""""
5747
5748 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
5749 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
5750 value modification, depending on the target and the address space
5751 pair. Pointer conversions within the same address space must be
5752 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
5753 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
5754 location.
5755
5756 Example:
5757 """"""""
5758
5759 .. code-block:: llvm
5760
5761       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
5762       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
5763       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
5764
5765 .. _otherops:
5766
5767 Other Operations
5768 ----------------
5769
5770 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5771 which defy better classification.
5772
5773 .. _i_icmp:
5774
5775 '``icmp``' Instruction
5776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5777
5778 Syntax:
5779 """""""
5780
5781 ::
5782
5783       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5784
5785 Overview:
5786 """""""""
5787
5788 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5789 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5790 pointer, or pointer vector operands.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5796 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5797 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5798
5799 #. ``eq``: equal
5800 #. ``ne``: not equal
5801 #. ``ugt``: unsigned greater than
5802 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5803 #. ``ult``: unsigned less than
5804 #. ``ule``: unsigned less or equal
5805 #. ``sgt``: signed greater than
5806 #. ``sge``: signed greater or equal
5807 #. ``slt``: signed less than
5808 #. ``sle``: signed less or equal
5809
5810 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5811 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5812 must also be identical types.
5813
5814 Semantics:
5815 """"""""""
5816
5817 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5818 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5819 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5820
5821 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5822    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5823 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5824    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5825 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5826    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5827 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5828    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5829 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5830    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5831 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5832    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5833 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5834    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5835 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5836    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5837 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5838    if ``op1`` is less than ``op2``.
5839 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5840    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5841
5842 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5843 are compared as if they were integers.
5844
5845 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5846 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5847 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5848
5849 Example:
5850 """"""""
5851
5852 .. code-block:: llvm
5853
5854       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5855       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5856       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5857       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5858       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5859       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5860
5861 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5862 ``icmp`` instruction.
5863
5864 .. _i_fcmp:
5865
5866 '``fcmp``' Instruction
5867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5868
5869 Syntax:
5870 """""""
5871
5872 ::
5873
5874       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5875
5876 Overview:
5877 """""""""
5878
5879 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5880 values based on comparison of its operands.
5881
5882 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5883 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5884
5885 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5886 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5887 compared.
5888
5889 Arguments:
5890 """"""""""
5891
5892 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5893 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5894 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5895
5896 #. ``false``: no comparison, always returns false
5897 #. ``oeq``: ordered and equal
5898 #. ``ogt``: ordered and greater than
5899 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5900 #. ``olt``: ordered and less than
5901 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5902 #. ``one``: ordered and not equal
5903 #. ``ord``: ordered (no nans)
5904 #. ``ueq``: unordered or equal
5905 #. ``ugt``: unordered or greater than
5906 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5907 #. ``ult``: unordered or less than
5908 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5909 #. ``une``: unordered or not equal
5910 #. ``uno``: unordered (either nans)
5911 #. ``true``: no comparison, always returns true
5912
5913 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5914 that either operand may be a QNAN.
5915
5916 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5917 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5918 type. They must have identical types.
5919
5920 Semantics:
5921 """"""""""
5922
5923 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5924 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5925 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5926 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5927
5928 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5929 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5930    is equal to ``op2``.
5931 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5932    is greater than ``op2``.
5933 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5934    is greater than or equal to ``op2``.
5935 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5936    is less than ``op2``.
5937 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5938    is less than or equal to ``op2``.
5939 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5940    is not equal to ``op2``.
5941 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5942 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5943    equal to ``op2``.
5944 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5945    greater than ``op2``.
5946 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5947    greater than or equal to ``op2``.
5948 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5949    less than ``op2``.
5950 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5951    less than or equal to ``op2``.
5952 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5953    not equal to ``op2``.
5954 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5955 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5956
5957 Example:
5958 """"""""
5959
5960 .. code-block:: llvm
5961
5962       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5963       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5964       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5965       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5966
5967 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5968 ``fcmp`` instruction.
5969
5970 .. _i_phi:
5971
5972 '``phi``' Instruction
5973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5974
5975 Syntax:
5976 """""""
5977
5978 ::
5979
5980       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5981
5982 Overview:
5983 """""""""
5984
5985 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5986 graph representing the function.
5987
5988 Arguments:
5989 """"""""""
5990
5991 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5992 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5993 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5994 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5995 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5996 label arguments.
5997
5998 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5999 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6000 block.
6001
6002 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6003 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6004 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6005 instruction's return value on the same edge).
6006
6007 Semantics:
6008 """"""""""
6009
6010 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6011 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6012 executed just prior to the current block.
6013
6014 Example:
6015 """"""""
6016
6017 .. code-block:: llvm
6018
6019     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6020       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6021       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6022       br label %Loop
6023
6024 .. _i_select:
6025
6026 '``select``' Instruction
6027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6028
6029 Syntax:
6030 """""""
6031
6032 ::
6033
6034       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6035
6036       selty is either i1 or {<N x i1>}
6037
6038 Overview:
6039 """""""""
6040
6041 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6042 condition, without branching.
6043
6044 Arguments:
6045 """"""""""
6046
6047 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6048 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6049 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6050 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6051 elements.
6052
6053 Semantics:
6054 """"""""""
6055
6056 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6057 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6058 argument.
6059
6060 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6061 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6062
6063 Example:
6064 """"""""
6065
6066 .. code-block:: llvm
6067
6068       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6069
6070 .. _i_call:
6071
6072 '``call``' Instruction
6073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6074
6075 Syntax:
6076 """""""
6077
6078 ::
6079
6080       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6081
6082 Overview:
6083 """""""""
6084
6085 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6086
6087 Arguments:
6088 """"""""""
6089
6090 This instruction requires several arguments:
6091
6092 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6093    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6094    be marked "tail" even if they do not occur before a
6095    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6096    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6097    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6098    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6099    automatic `sibling call
6100    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6101    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6102    when the following extra requirements are met:
6103
6104    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6105    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6106       uses value of call or is void).
6107    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6108       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6109    -  `Platform specific constraints are
6110       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6111
6112 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6113    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6114    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6115    calling convention of the call must match the calling convention of
6116    the target function, or else the behavior is undefined.
6117 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6118    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6119    are valid here.
6120 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6121    type of the return value. Functions that return no value are marked
6122    ``void``.
6123 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6124    being invoked. The argument types must match the types implied by
6125    this signature. This type can be omitted if the function is not
6126    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6127    function.
6128 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6129    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6130    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6131    to function value.
6132 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6133    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6134    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6135    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6136    extra arguments can be specified.
6137 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6138    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6139    attributes are valid here.
6140
6141 Semantics:
6142 """"""""""
6143
6144 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6145 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6146 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6147 flow continues with the instruction after the function call, and the
6148 return value of the function is bound to the result argument.
6149
6150 Example:
6151 """"""""
6152
6153 .. code-block:: llvm
6154
6155       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6156       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6157       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6158       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6159       call void %foo(i8 97 signext)
6160
6161       %struct.A = type { i32, i8 }
6162       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6163       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6164       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6165       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6166       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6167
6168 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6169 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6170 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6171 This is something we'd like to change in the future to provide better
6172 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6173
6174 .. _i_va_arg:
6175
6176 '``va_arg``' Instruction
6177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6178
6179 Syntax:
6180 """""""
6181
6182 ::
6183
6184       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6185
6186 Overview:
6187 """""""""
6188
6189 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6190 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6191 the ``va_arg`` macro in C.
6192
6193 Arguments:
6194 """"""""""
6195
6196 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6197 argument. It returns a value of the specified argument type and
6198 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6199 type of ``va_list`` is target specific.
6200
6201 Semantics:
6202 """"""""""
6203
6204 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6205 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6206 the next argument. For more information, see the variable argument
6207 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6208
6209 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6210 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6211 function.
6212
6213 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6214 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6215
6216 Example:
6217 """"""""
6218
6219 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6220
6221 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6222 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6223 types on any target.
6224
6225 .. _i_landingpad:
6226
6227 '``landingpad``' Instruction
6228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6229
6230 Syntax:
6231 """""""
6232
6233 ::
6234
6235       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6236       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6237
6238       <clause> := catch <type> <value>
6239       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6240
6241 Overview:
6242 """""""""
6243
6244 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6245 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6246 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6247 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6248 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6249 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6250
6251 Arguments:
6252 """"""""""
6253
6254 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6255 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6256 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6257
6258 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6259 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6260 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6261 clause takes an array constant as its argument. Use
6262 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6263 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6264 the ``cleanup`` flag.
6265
6266 Semantics:
6267 """"""""""
6268
6269 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6270 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6271 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6272 calling conventions, how the personality function results are
6273 represented in LLVM IR is target specific.
6274
6275 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6276 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6277 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6278 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6279 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6280 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6281 unwinding continues further up the call stack.
6282
6283 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6284
6285 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6286    of an '``invoke``' instruction.
6287 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6288    first non-PHI instruction.
6289 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6290    pad block.
6291 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6292    '``landingpad``' instruction.
6293 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6294    personality function.
6295
6296 Example:
6297 """"""""
6298
6299 .. code-block:: llvm
6300
6301       ;; A landing pad which can catch an integer.
6302       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6303                catch i8** @_ZTIi
6304       ;; A landing pad that is a cleanup.
6305       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6306                cleanup
6307       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6308       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6309                catch i8** @_ZTIi
6310                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6311
6312 .. _intrinsics:
6313
6314 Intrinsic Functions
6315 ===================
6316
6317 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6318 have well known names and semantics and are required to follow certain
6319 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6320 for the LLVM language that does not require changing all of the
6321 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6322 reader/writer, the parser, etc...).
6323
6324 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6325 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6326 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6327 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6328 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6329 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6330 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6331 are added that they be documented here.
6332
6333 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6334 represents a family of functions that perform the same operation but on
6335 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6336 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6337 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6338 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6339 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6340 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6341 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6342 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6343 argument or the result.
6344
6345 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6346 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6347 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6348 whose type is matched against another type do not. For example, the
6349 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6350 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6351 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6352 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6353 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6354 type is matched against the return type, it does not require its own
6355 name suffix.
6356
6357 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6358 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6359
6360 .. _int_varargs:
6361
6362 Variable Argument Handling Intrinsics
6363 -------------------------------------
6364
6365 Variable argument support is defined in LLVM with the
6366 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6367 functions. These functions are related to the similarly named macros
6368 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6369
6370 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6371 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6372 does not define what this type is, so all transformations should be
6373 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6374
6375 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6376 variable argument handling intrinsic functions are used.
6377
6378 .. code-block:: llvm
6379
6380     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6381       ; Initialize variable argument processing
6382       %ap = alloca i8*
6383       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6384       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6385
6386       ; Read a single integer argument
6387       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6388
6389       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6390       %aq = alloca i8*
6391       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6392       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6393       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6394
6395       ; Stop processing of arguments.
6396       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6397       ret i32 %tmp
6398     }
6399
6400     declare void @llvm.va_start(i8*)
6401     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6402     declare void @llvm.va_end(i8*)
6403
6404 .. _int_va_start:
6405
6406 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6408
6409 Syntax:
6410 """""""
6411
6412 ::
6413
6414       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6415
6416 Overview:
6417 """""""""
6418
6419 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6420 subsequent use by ``va_arg``.
6421
6422 Arguments:
6423 """"""""""
6424
6425 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6426
6427 Semantics:
6428 """"""""""
6429
6430 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6431 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6432 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6433 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6434 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6435 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6436 that out.
6437
6438 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6440
6441 Syntax:
6442 """""""
6443
6444 ::
6445
6446       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6447
6448 Overview:
6449 """""""""
6450
6451 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6452 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6453
6454 Arguments:
6455 """"""""""
6456
6457 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6458
6459 Semantics:
6460 """"""""""
6461
6462 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6463 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6464 element to which the argument points. Calls to
6465 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6466 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6467 ``llvm.va_end``.
6468
6469 .. _int_va_copy:
6470
6471 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6473
6474 Syntax:
6475 """""""
6476
6477 ::
6478
6479       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6480
6481 Overview:
6482 """""""""
6483
6484 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6485 from the source argument list to the destination argument list.
6486
6487 Arguments:
6488 """"""""""
6489
6490 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6491 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6492
6493 Semantics:
6494 """"""""""
6495
6496 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6497 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6498 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6499 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6500 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6501
6502 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6503 --------------------------------------
6504
6505 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6506 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6507 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6508 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6509 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6510 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6511 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6512 details, see `Accurate Garbage Collection with
6513 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6514
6515 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6516 address space (address space zero).
6517
6518 .. _int_gcroot:
6519
6520 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6522
6523 Syntax:
6524 """""""
6525
6526 ::
6527
6528       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6529
6530 Overview:
6531 """""""""
6532
6533 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6534 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6535
6536 Arguments:
6537 """"""""""
6538
6539 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6540 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6541 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6542 root.
6543
6544 Semantics:
6545 """"""""""
6546
6547 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6548 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6549 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6550 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6551 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6552
6553 .. _int_gcread:
6554
6555 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6557
6558 Syntax:
6559 """""""
6560
6561 ::
6562
6563       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6564
6565 Overview:
6566 """""""""
6567
6568 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6569 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6570 barriers.
6571
6572 Arguments:
6573 """"""""""
6574
6575 The second argument is the address to read from, which should be an
6576 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6577 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6578 runtime (otherwise null).
6579
6580 Semantics:
6581 """"""""""
6582
6583 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6584 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6585 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6586 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6587 algorithm <gc>`.
6588
6589 .. _int_gcwrite:
6590
6591 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6593
6594 Syntax:
6595 """""""
6596
6597 ::
6598
6599       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6600
6601 Overview:
6602 """""""""
6603
6604 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6605 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6606 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6607
6608 Arguments:
6609 """"""""""
6610
6611 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6612 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6613 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6614 object, Obj may be null.
6615
6616 Semantics:
6617 """"""""""
6618
6619 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6620 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6621 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6622 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6623 algorithm <gc>`.
6624
6625 Code Generator Intrinsics
6626 -------------------------
6627
6628 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6629 may only be implemented with code generator support.
6630
6631 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6633
6634 Syntax:
6635 """""""
6636
6637 ::
6638
6639       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6640
6641 Overview:
6642 """""""""
6643
6644 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6645 target-specific value indicating the return address of the current
6646 function or one of its callers.
6647
6648 Arguments:
6649 """"""""""
6650
6651 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6652 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6653 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6654 value.
6655
6656 Semantics:
6657 """"""""""
6658
6659 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6660 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6661 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6662 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6663 used for debugging purposes.
6664
6665 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6666 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6667 of the obvious source-language caller.
6668
6669 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6670 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6671
6672 Syntax:
6673 """""""
6674
6675 ::
6676
6677       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6678
6679 Overview:
6680 """""""""
6681
6682 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6683 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6684
6685 Arguments:
6686 """"""""""
6687
6688 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6689 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6690 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6691 value.
6692
6693 Semantics:
6694 """"""""""
6695
6696 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6697 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6698 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6699 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6700 used for debugging purposes.
6701
6702 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6703 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6704 of the obvious source-language caller.
6705
6706 .. _int_stacksave:
6707
6708 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6710
6711 Syntax:
6712 """""""
6713
6714 ::
6715
6716       declare i8* @llvm.stacksave()
6717
6718 Overview:
6719 """""""""
6720
6721 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6722 of the function stack, for use with
6723 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6724 implementing language features like scoped automatic variable sized
6725 arrays in C99.
6726
6727 Semantics:
6728 """"""""""
6729
6730 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6731 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6732 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6733 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6734 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6735 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6736 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6737
6738 .. _int_stackrestore:
6739
6740 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6742
6743 Syntax:
6744 """""""
6745
6746 ::
6747
6748       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6749
6750 Overview:
6751 """""""""
6752
6753 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6754 the function stack to the state it was in when the corresponding
6755 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6756 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6757 sized arrays in C99.
6758
6759 Semantics:
6760 """"""""""
6761
6762 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6763
6764 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6766
6767 Syntax:
6768 """""""
6769
6770 ::
6771
6772       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6773
6774 Overview:
6775 """""""""
6776
6777 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6778 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6779 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6780 its performance characteristics.
6781
6782 Arguments:
6783 """"""""""
6784
6785 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6786 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6787 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6788 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6789 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6790 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6791 arguments must be constant integers.
6792
6793 Semantics:
6794 """"""""""
6795
6796 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6797 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6798 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6799 the processor cache for better performance.
6800
6801 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6803
6804 Syntax:
6805 """""""
6806
6807 ::
6808
6809       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6810
6811 Overview:
6812 """""""""
6813
6814 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6815 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6816 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6817 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6818 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6819 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6820 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6821 allow correlations of simulation runs.
6822
6823 Arguments:
6824 """"""""""
6825
6826 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6827
6828 Semantics:
6829 """"""""""
6830
6831 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6832 that do not support this intrinsic may ignore it.
6833
6834 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6836
6837 Syntax:
6838 """""""
6839
6840 ::
6841
6842       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6843
6844 Overview:
6845 """""""""
6846
6847 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6848 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6849 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6850 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6851 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6852 timings.
6853
6854 Semantics:
6855 """"""""""
6856
6857 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6858 memory. Implementations are allowed to either return a application
6859 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6860 is lowered to a constant 0.
6861
6862 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6863 running at and the host platform.
6864
6865 Standard C Library Intrinsics
6866 -----------------------------
6867
6868 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6869 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6870 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6871 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6872
6873 .. _int_memcpy:
6874
6875 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6876 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6877
6878 Syntax:
6879 """""""
6880
6881 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6882 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6883 support all bit widths however.
6884
6885 ::
6886
6887       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6888                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6889       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6890                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6891
6892 Overview:
6893 """""""""
6894
6895 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6896 source location to the destination location.
6897
6898 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6899 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6900 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6901
6902 Arguments:
6903 """"""""""
6904
6905 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6906 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6907 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6908 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6909 boolean indicating a volatile access.
6910
6911 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6912 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6913 are aligned to that boundary.
6914
6915 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6916 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6917 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6918
6919 Semantics:
6920 """"""""""
6921
6922 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6923 source location to the destination location, which are not allowed to
6924 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6925 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6926 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6927
6928 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6930
6931 Syntax:
6932 """""""
6933
6934 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6935 bit width and for different address space. Not all targets support all
6936 bit widths however.
6937
6938 ::
6939
6940       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6941                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6942       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6943                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6944
6945 Overview:
6946 """""""""
6947
6948 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6949 source location to the destination location. It is similar to the
6950 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6951 overlap.
6952
6953 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6954 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6955 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6956
6957 Arguments:
6958 """"""""""
6959
6960 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6961 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6962 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6963 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6964 boolean indicating a volatile access.
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 source and destination pointers are
6968 aligned to that boundary.
6969
6970 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6971 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6972 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6973
6974 Semantics:
6975 """"""""""
6976
6977 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6978 source location to the destination location, which may overlap. It
6979 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6980 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6981 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
6982
6983 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6985
6986 Syntax:
6987 """""""
6988
6989 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6990 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6991 support all bit widths.
6992
6993 ::
6994
6995       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6996                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6997       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6998                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7004 particular byte value.
7005
7006 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7007 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7008 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7009
7010 Arguments:
7011 """"""""""
7012
7013 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7014 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7015 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7016 argument is the known alignment of the destination location.
7017
7018 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7019 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7020 that boundary.
7021
7022 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7023 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7024 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7025
7026 Semantics:
7027 """"""""""
7028
7029 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7030 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7031 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7032 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7033
7034 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7036
7037 Syntax:
7038 """""""
7039
7040 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7041 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7042 all types however.
7043
7044 ::
7045
7046       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7047       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7048       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7049       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7050       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7051
7052 Overview:
7053 """""""""
7054
7055 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7056 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7057 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7058 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7059 because there is no need to worry about errno being set).
7060 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7061
7062 Arguments:
7063 """"""""""
7064
7065 The argument and return value are floating point numbers of the same
7066 type.
7067
7068 Semantics:
7069 """"""""""
7070
7071 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7072 nonnegative floating point number.
7073
7074 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7076
7077 Syntax:
7078 """""""
7079
7080 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7081 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7082 all types however.
7083
7084 ::
7085
7086       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7087       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7088       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7089       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7090       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7091
7092 Overview:
7093 """""""""
7094
7095 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7096 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7097 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7098 used, the second argument remains a scalar integer value.
7099
7100 Arguments:
7101 """"""""""
7102
7103 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7104 raise to that power.
7105
7106 Semantics:
7107 """"""""""
7108
7109 This function returns the first value raised to the second power with an
7110 unspecified sequence of rounding operations.
7111
7112 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7114
7115 Syntax:
7116 """""""
7117
7118 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7119 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7120 all types however.
7121
7122 ::
7123
7124       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7125       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7126       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7127       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7128       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7129
7130 Overview:
7131 """""""""
7132
7133 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7134
7135 Arguments:
7136 """"""""""
7137
7138 The argument and return value are floating point numbers of the same
7139 type.
7140
7141 Semantics:
7142 """"""""""
7143
7144 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7145 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7146 conditions in the same way.
7147
7148 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7150
7151 Syntax:
7152 """""""
7153
7154 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7155 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7156 all types however.
7157
7158 ::
7159
7160       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7161       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7162       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7163       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7164       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7165
7166 Overview:
7167 """""""""
7168
7169 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7170
7171 Arguments:
7172 """"""""""
7173
7174 The argument and return value are floating point numbers of the same
7175 type.
7176
7177 Semantics:
7178 """"""""""
7179
7180 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7181 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7182 conditions in the same way.
7183
7184 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7186
7187 Syntax:
7188 """""""
7189
7190 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7191 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7192 all types however.
7193
7194 ::
7195
7196       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7197       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7198       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7199       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7200       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7201
7202 Overview:
7203 """""""""
7204
7205 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7206 specified (positive or negative) power.
7207
7208 Arguments:
7209 """"""""""
7210
7211 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7212 to raise to that power.
7213
7214 Semantics:
7215 """"""""""
7216
7217 This function returns the first value raised to the second power,
7218 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7219 handles error conditions in the same way.
7220
7221 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7223
7224 Syntax:
7225 """""""
7226
7227 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7228 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7229 all types however.
7230
7231 ::
7232
7233       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7234       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7235       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7236       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7237       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7238
7239 Overview:
7240 """""""""
7241
7242 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7243
7244 Arguments:
7245 """"""""""
7246
7247 The argument and return value are floating point numbers of the same
7248 type.
7249
7250 Semantics:
7251 """"""""""
7252
7253 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7254 would, and handles error conditions in the same way.
7255
7256 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7258
7259 Syntax:
7260 """""""
7261
7262 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7263 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7264 all types however.
7265
7266 ::
7267
7268       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7269       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7270       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7271       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7272       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7273
7274 Overview:
7275 """""""""
7276
7277 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7278
7279 Arguments:
7280 """"""""""
7281
7282 The argument and return value are floating point numbers of the same
7283 type.
7284
7285 Semantics:
7286 """"""""""
7287
7288 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7289 would, and handles error conditions in the same way.
7290
7291 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7293
7294 Syntax:
7295 """""""
7296
7297 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7298 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7299 all types however.
7300
7301 ::
7302
7303       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7304       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7305       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7306       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7307       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7308
7309 Overview:
7310 """""""""
7311
7312 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7313
7314 Arguments:
7315 """"""""""
7316
7317 The argument and return value are floating point numbers of the same
7318 type.
7319
7320 Semantics:
7321 """"""""""
7322
7323 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7324 would, and handles error conditions in the same way.
7325
7326 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7328
7329 Syntax:
7330 """""""
7331
7332 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7333 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7334 all types however.
7335
7336 ::
7337
7338       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7339       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7340       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7341       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7342       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7343
7344 Overview:
7345 """""""""
7346
7347 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7348
7349 Arguments:
7350 """"""""""
7351
7352 The argument and return value are floating point numbers of the same
7353 type.
7354
7355 Semantics:
7356 """"""""""
7357
7358 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7359 would, and handles error conditions in the same way.
7360
7361 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7363
7364 Syntax:
7365 """""""
7366
7367 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7368 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7369 all types however.
7370
7371 ::
7372
7373       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7374       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7375       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7376       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7377       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7378
7379 Overview:
7380 """""""""
7381
7382 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7383
7384 Arguments:
7385 """"""""""
7386
7387 The argument and return value are floating point numbers of the same
7388 type.
7389
7390 Semantics:
7391 """"""""""
7392
7393 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7394 would, and handles error conditions in the same way.
7395
7396 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7398
7399 Syntax:
7400 """""""
7401
7402 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7403 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7404 all types however.
7405
7406 ::
7407
7408       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7409       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7410       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7411       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7412       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7413
7414 Overview:
7415 """""""""
7416
7417 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7418 operation.
7419
7420 Arguments:
7421 """"""""""
7422
7423 The argument and return value are floating point numbers of the same
7424 type.
7425
7426 Semantics:
7427 """"""""""
7428
7429 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7430 would.
7431
7432 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7434
7435 Syntax:
7436 """""""
7437
7438 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7439 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7440 all types however.
7441
7442 ::
7443
7444       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7445       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7446       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7447       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7448       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7449
7450 Overview:
7451 """""""""
7452
7453 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7454 operand.
7455
7456 Arguments:
7457 """"""""""
7458
7459 The argument and return value are floating point numbers of the same
7460 type.
7461
7462 Semantics:
7463 """"""""""
7464
7465 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7466 would, and handles error conditions in the same way.
7467
7468 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7470
7471 Syntax:
7472 """""""
7473
7474 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7475 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7476 all types however.
7477
7478 ::
7479
7480       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7481       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7482       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7483       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7484       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7485
7486 Overview:
7487 """""""""
7488
7489 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7490 first operand and the sign of the second operand.
7491
7492 Arguments:
7493 """"""""""
7494
7495 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7496 type.
7497
7498 Semantics:
7499 """"""""""
7500
7501 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7502 functions would, and handles error conditions in the same way.
7503
7504 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7506
7507 Syntax:
7508 """""""
7509
7510 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7511 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7512 all types however.
7513
7514 ::
7515
7516       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7517       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7518       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7519       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7520       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7521
7522 Overview:
7523 """""""""
7524
7525 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7526
7527 Arguments:
7528 """"""""""
7529
7530 The argument and return value are floating point numbers of the same
7531 type.
7532
7533 Semantics:
7534 """"""""""
7535
7536 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7537 would, and handles error conditions in the same way.
7538
7539 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7541
7542 Syntax:
7543 """""""
7544
7545 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7546 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7547 all types however.
7548
7549 ::
7550
7551       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7552       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7553       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7554       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7555       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7556
7557 Overview:
7558 """""""""
7559
7560 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7561
7562 Arguments:
7563 """"""""""
7564
7565 The argument and return value are floating point numbers of the same
7566 type.
7567
7568 Semantics:
7569 """"""""""
7570
7571 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7572 would, and handles error conditions in the same way.
7573
7574 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7576
7577 Syntax:
7578 """""""
7579
7580 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7581 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7582 all types however.
7583
7584 ::
7585
7586       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7587       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7588       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7589       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7590       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7591
7592 Overview:
7593 """""""""
7594
7595 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7596 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7597
7598 Arguments:
7599 """"""""""
7600
7601 The argument and return value are floating point numbers of the same
7602 type.
7603
7604 Semantics:
7605 """"""""""
7606
7607 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7608 would, and handles error conditions in the same way.
7609
7610 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7612
7613 Syntax:
7614 """""""
7615
7616 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7617 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7618 all types however.
7619
7620 ::
7621
7622       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7623       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7624       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7625       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7626       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7627
7628 Overview:
7629 """""""""
7630
7631 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7632 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7633 operand isn't an integer.
7634
7635 Arguments:
7636 """"""""""
7637
7638 The argument and return value are floating point numbers of the same
7639 type.
7640
7641 Semantics:
7642 """"""""""
7643
7644 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7645 would, and handles error conditions in the same way.
7646
7647 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7649
7650 Syntax:
7651 """""""
7652
7653 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7654 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7655 all types however.
7656
7657 ::
7658
7659       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7660       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7661       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7662       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7663       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7664
7665 Overview:
7666 """""""""
7667
7668 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7669 nearest integer.
7670
7671 Arguments:
7672 """"""""""
7673
7674 The argument and return value are floating point numbers of the same
7675 type.
7676
7677 Semantics:
7678 """"""""""
7679
7680 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7681 functions would, and handles error conditions in the same way.
7682
7683 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7685
7686 Syntax:
7687 """""""
7688
7689 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7690 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7691 all types however.
7692
7693 ::
7694
7695       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7696       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7697       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7698       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7699       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7700
7701 Overview:
7702 """""""""
7703
7704 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7705 nearest integer.
7706
7707 Arguments:
7708 """"""""""
7709
7710 The argument and return value are floating point numbers of the same
7711 type.
7712
7713 Semantics:
7714 """"""""""
7715
7716 This function returns the same values as the libm ``round``
7717 functions would, and handles error conditions in the same way.
7718
7719 Bit Manipulation Intrinsics
7720 ---------------------------
7721
7722 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7723 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7724
7725 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7727
7728 Syntax:
7729 """""""
7730
7731 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7732 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7733
7734 ::
7735
7736       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7737       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7738       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7739
7740 Overview:
7741 """""""""
7742
7743 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7744 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7745 These are useful for performing operations on data that is not in the
7746 target's native byte order.
7747
7748 Semantics:
7749 """"""""""
7750
7751 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7752 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7753 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7754 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7755 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7756 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7757 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7758 respectively).
7759
7760 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7762
7763 Syntax:
7764 """""""
7765
7766 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7767 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7768 support all bit widths or vector types, however.
7769
7770 ::
7771
7772       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7773       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7774       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7775       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7776       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7777       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7778
7779 Overview:
7780 """""""""
7781
7782 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7783 in a value.
7784
7785 Arguments:
7786 """"""""""
7787
7788 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7789 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7790 match the argument type.
7791
7792 Semantics:
7793 """"""""""
7794
7795 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7796 each element of a vector.
7797
7798 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7800
7801 Syntax:
7802 """""""
7803
7804 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7805 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7806 targets support all bit widths or vector types, however.
7807
7808 ::
7809
7810       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7811       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7812       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7813       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7814       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7815       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7816
7817 Overview:
7818 """""""""
7819
7820 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7821 leading zeros in a variable.
7822
7823 Arguments:
7824 """"""""""
7825
7826 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7827 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7828 type must match the first argument type.
7829
7830 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7831 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7832 defined result. Historically some architectures did not provide a
7833 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7834 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7835
7836 Semantics:
7837 """"""""""
7838
7839 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7840 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7841 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7842 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7843 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7844
7845 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7847
7848 Syntax:
7849 """""""
7850
7851 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7852 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7853 support all bit widths or vector types, however.
7854
7855 ::
7856
7857       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7858       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7859       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7860       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7861       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7862       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7863
7864 Overview:
7865 """""""""
7866
7867 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7868 trailing zeros.
7869
7870 Arguments:
7871 """"""""""
7872
7873 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7874 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7875 type must match the first argument type.
7876
7877 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7878 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7879 defined result. Historically some architectures did not provide a
7880 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7881 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7882
7883 Semantics:
7884 """"""""""
7885
7886 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7887 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7888 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7889 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7890 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7891
7892 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7893 -----------------------------------
7894
7895 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7896
7897 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7899
7900 Syntax:
7901 """""""
7902
7903 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7904 on any integer bit width.
7905
7906 ::
7907
7908       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7909       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7910       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7911
7912 Overview:
7913 """""""""
7914
7915 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7916 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7917 occurred during the signed summation.
7918
7919 Arguments:
7920 """"""""""
7921
7922 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7923 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7924 bit width. The second element of the result structure must be of type
7925 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7926 addition.
7927
7928 Semantics:
7929 """"""""""
7930
7931 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7932 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7933 first element of which is the signed summation, and the second element
7934 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7935 overflow.
7936
7937 Examples:
7938 """""""""
7939
7940 .. code-block:: llvm
7941
7942       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7943       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7944       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7945       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7946
7947 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7949
7950 Syntax:
7951 """""""
7952
7953 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7954 on any integer bit width.
7955
7956 ::
7957
7958       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7959       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7960       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7961
7962 Overview:
7963 """""""""
7964
7965 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7966 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7967 occurred during the unsigned summation.
7968
7969 Arguments:
7970 """"""""""
7971
7972 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7973 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7974 bit width. The second element of the result structure must be of type
7975 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7976 addition.
7977
7978 Semantics:
7979 """"""""""
7980
7981 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7982 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7983 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7984 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7985
7986 Examples:
7987 """""""""
7988
7989 .. code-block:: llvm
7990
7991       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7992       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7993       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7994       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7995
7996 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7998
7999 Syntax:
8000 """""""
8001
8002 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8003 on any integer bit width.
8004
8005 ::
8006
8007       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8008       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8009       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8010
8011 Overview:
8012 """""""""
8013
8014 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8015 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8016 overflow occurred during the signed subtraction.
8017
8018 Arguments:
8019 """"""""""
8020
8021 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8022 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8023 bit width. The second element of the result structure must be of type
8024 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8025 subtraction.
8026
8027 Semantics:
8028 """"""""""
8029
8030 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8031 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8032 first element of which is the subtraction, and the second element of
8033 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8034 overflow.
8035
8036 Examples:
8037 """""""""
8038
8039 .. code-block:: llvm
8040
8041       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8042       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8043       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8044       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8045
8046 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8048
8049 Syntax:
8050 """""""
8051
8052 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8053 on any integer bit width.
8054
8055 ::
8056
8057       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8058       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8059       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8060
8061 Overview:
8062 """""""""
8063
8064 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8065 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8066 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8067
8068 Arguments:
8069 """"""""""
8070
8071 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8072 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8073 bit width. The second element of the result structure must be of type
8074 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8075 subtraction.
8076
8077 Semantics:
8078 """"""""""
8079
8080 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8081 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8082 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8083 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8084 overflow.
8085
8086 Examples:
8087 """""""""
8088
8089 .. code-block:: llvm
8090
8091       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8092       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8093       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8094       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8095
8096 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8098
8099 Syntax:
8100 """""""
8101
8102 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8103 on any integer bit width.
8104
8105 ::
8106
8107       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8108       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8109       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8110
8111 Overview:
8112 """""""""
8113
8114 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8115 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8116 overflow occurred during the signed multiplication.
8117
8118 Arguments:
8119 """"""""""
8120
8121 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8122 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8123 bit width. The second element of the result structure must be of type
8124 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8125 multiplication.
8126
8127 Semantics:
8128 """"""""""
8129
8130 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8131 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8132 the first element of which is the multiplication, and the second element
8133 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8134 overflow.
8135
8136 Examples:
8137 """""""""
8138
8139 .. code-block:: llvm
8140
8141       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8142       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8143       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8144       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8145
8146 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8148
8149 Syntax:
8150 """""""
8151
8152 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8153 on any integer bit width.
8154
8155 ::
8156
8157       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8158       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8159       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8160
8161 Overview:
8162 """""""""
8163
8164 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8165 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8166 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8167
8168 Arguments:
8169 """"""""""
8170
8171 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8172 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8173 bit width. The second element of the result structure must be of type
8174 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8175 multiplication.
8176
8177 Semantics:
8178 """"""""""
8179
8180 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8181 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8182 the first element of which is the multiplication, and the second
8183 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8184 resulted in an overflow.
8185
8186 Examples:
8187 """""""""
8188
8189 .. code-block:: llvm
8190
8191       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8192       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8193       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8194       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8195
8196 Specialised Arithmetic Intrinsics
8197 ---------------------------------
8198
8199 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8201
8202 Syntax:
8203 """""""
8204
8205 ::
8206
8207       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8208       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8209
8210 Overview:
8211 """""""""
8212
8213 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8214 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8215 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8216 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8217 and add instructions.
8218
8219 Arguments:
8220 """"""""""
8221
8222 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8223 multiplicands, a and b, and an addend c.
8224
8225 Semantics:
8226 """"""""""
8227
8228 The expression:
8229
8230 ::
8231
8232       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8233
8234 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8235 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8236 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8237 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8238 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8239
8240 Examples:
8241 """""""""
8242
8243 .. code-block:: llvm
8244
8245       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8246
8247 Half Precision Floating Point Intrinsics
8248 ----------------------------------------
8249
8250 For most target platforms, half precision floating point is a
8251 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8252 but does not support computation in the format.
8253
8254 This means that code must first load the half-precision floating point
8255 value as an i16, then convert it to float with
8256 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8257 then be performed on the float value (including extending to double
8258 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8259 if needed, then converted to i16 with
8260 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8261 i16 value.
8262
8263 .. _int_convert_to_fp16:
8264
8265 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8267
8268 Syntax:
8269 """""""
8270
8271 ::
8272
8273       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8274
8275 Overview:
8276 """""""""
8277
8278 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8279 from single precision floating point format to half precision floating
8280 point format.
8281
8282 Arguments:
8283 """"""""""
8284
8285 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8286 converted.
8287
8288 Semantics:
8289 """"""""""
8290
8291 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8292 from single precision floating point format to half precision floating
8293 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8294 converted number.
8295
8296 Examples:
8297 """""""""
8298
8299 .. code-block:: llvm
8300
8301       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8302       store i16 %res, i16* @x, align 2
8303
8304 .. _int_convert_from_fp16:
8305
8306 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8308
8309 Syntax:
8310 """""""
8311
8312 ::
8313
8314       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8315
8316 Overview:
8317 """""""""
8318
8319 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8320 conversion from half precision floating point format to single precision
8321 floating point format.
8322
8323 Arguments:
8324 """"""""""
8325
8326 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8327 converted.
8328
8329 Semantics:
8330 """"""""""
8331
8332 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8333 conversion from half single precision floating point format to single
8334 precision floating point format. The input half-float value is
8335 represented by an ``i16`` value.
8336
8337 Examples:
8338 """""""""
8339
8340 .. code-block:: llvm
8341
8342       %a = load i16* @x, align 2
8343       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8344
8345 Debugger Intrinsics
8346 -------------------
8347
8348 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8349 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8350 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8351 document.
8352
8353 Exception Handling Intrinsics
8354 -----------------------------
8355
8356 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8357 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8358 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8359
8360 .. _int_trampoline:
8361
8362 Trampoline Intrinsics
8363 ---------------------
8364
8365 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8366 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8367 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8368 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8369 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8370 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8371 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8372 extension.
8373
8374 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8375 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8376 It can be created as follows:
8377
8378 .. code-block:: llvm
8379
8380       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8381       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8382       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8383       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8384       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8385
8386 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8387 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8388
8389 .. _int_it:
8390
8391 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8393
8394 Syntax:
8395 """""""
8396
8397 ::
8398
8399       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8400
8401 Overview:
8402 """""""""
8403
8404 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8405 turning it into a trampoline.
8406
8407 Arguments:
8408 """"""""""
8409
8410 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8411 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8412 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8413 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8414 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8415 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8416 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8417 bitcast to an ``i8*``.
8418
8419 Semantics:
8420 """"""""""
8421
8422 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8423 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8424 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8425 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8426 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8427 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8428 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8429 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8430 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8431 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8432 modified, then the effect of any later call to the returned function
8433 pointer is undefined.
8434
8435 .. _int_at:
8436
8437 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8439
8440 Syntax:
8441 """""""
8442
8443 ::
8444
8445       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8446
8447 Overview:
8448 """""""""
8449
8450 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8451 a trampoline (passed as ``tramp``).
8452
8453 Arguments:
8454 """"""""""
8455
8456 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8457 code filled in by a previous call to
8458 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8459
8460 Semantics:
8461 """"""""""
8462
8463 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8464 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8465 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8466 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8467 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8468
8469 Memory Use Markers
8470 ------------------
8471
8472 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8473 memory objects and ranges where variables are immutable.
8474
8475 .. _int_lifestart:
8476
8477 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8479
8480 Syntax:
8481 """""""
8482
8483 ::
8484
8485       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8486
8487 Overview:
8488 """""""""
8489
8490 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8491 object's lifetime.
8492
8493 Arguments:
8494 """"""""""
8495
8496 The first argument is a constant integer representing the size of the
8497 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8498 to the object.
8499
8500 Semantics:
8501 """"""""""
8502
8503 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8504 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8505 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8506 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8507
8508 .. _int_lifeend:
8509
8510 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8512
8513 Syntax:
8514 """""""
8515
8516 ::
8517
8518       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8519
8520 Overview:
8521 """""""""
8522
8523 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8524 object's lifetime.
8525
8526 Arguments:
8527 """"""""""
8528
8529 The first argument is a constant integer representing the size of the
8530 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8531 to the object.
8532
8533 Semantics:
8534 """"""""""
8535
8536 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8537 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8538 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8539 object following this intrinsic may be removed as dead.
8540
8541 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8543
8544 Syntax:
8545 """""""
8546
8547 ::
8548
8549       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8550
8551 Overview:
8552 """""""""
8553
8554 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8555 a memory object will not change.
8556
8557 Arguments:
8558 """"""""""
8559
8560 The first argument is a constant integer representing the size of the
8561 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8562 to the object.
8563
8564 Semantics:
8565 """"""""""
8566
8567 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8568 the return value, the referenced memory location is constant and
8569 unchanging.
8570
8571 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 ::
8578
8579       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8580
8581 Overview:
8582 """""""""
8583
8584 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8585 memory object are mutable.
8586
8587 Arguments:
8588 """"""""""
8589
8590 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8591 The second argument is a constant integer representing the size of the
8592 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8593 pointer to the object.
8594
8595 Semantics:
8596 """"""""""
8597
8598 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8599
8600 General Intrinsics
8601 ------------------
8602
8603 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8604 purpose.
8605
8606 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8608
8609 Syntax:
8610 """""""
8611
8612 ::
8613
8614       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8615
8616 Overview:
8617 """""""""
8618
8619 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8620
8621 Arguments:
8622 """"""""""
8623
8624 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8625 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8626 source file name, and the last argument is the line number.
8627
8628 Semantics:
8629 """"""""""
8630
8631 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8632 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8633 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8634 ignored by code generation and optimization.
8635
8636 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8638
8639 Syntax:
8640 """""""
8641
8642 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8643 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8644 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8645 '``0``'.
8646
8647 ::
8648
8649       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8650       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8651       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8652       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8653       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8654
8655 Overview:
8656 """""""""
8657
8658 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8659
8660 Arguments:
8661 """"""""""
8662
8663 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8664 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8665 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8666 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8667
8668 Semantics:
8669 """"""""""
8670
8671 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8672 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8673 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8674 generation and optimization.
8675
8676 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8678
8679 Syntax:
8680 """""""
8681
8682 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8683 any integer bit width.
8684
8685 ::
8686
8687       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8688       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8689       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8690       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8691       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8692
8693 Overview:
8694 """""""""
8695
8696 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8697
8698 Arguments:
8699 """"""""""
8700
8701 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8702 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8703 global string which is the source file name, and the last argument is
8704 the line number. It returns the value of the first argument.
8705
8706 Semantics:
8707 """"""""""
8708
8709 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8710 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8711 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8712 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8713
8714 '``llvm.trap``' Intrinsic
8715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8716
8717 Syntax:
8718 """""""
8719
8720 ::
8721
8722       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8723
8724 Overview:
8725 """""""""
8726
8727 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8728
8729 Arguments:
8730 """"""""""
8731
8732 None.
8733
8734 Semantics:
8735 """"""""""
8736
8737 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8738 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8739 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8740
8741 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8743
8744 Syntax:
8745 """""""
8746
8747 ::
8748
8749       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8750
8751 Overview:
8752 """""""""
8753
8754 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8755
8756 Arguments:
8757 """"""""""
8758
8759 None.
8760
8761 Semantics:
8762 """"""""""
8763
8764 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8765 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8766 debugger.
8767
8768 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8770
8771 Syntax:
8772 """""""
8773
8774 ::
8775
8776       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8777
8778 Overview:
8779 """""""""
8780
8781 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8782 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8783 is placed on the stack before local variables.
8784
8785 Arguments:
8786 """"""""""
8787
8788 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8789 The first argument is the value loaded from the stack guard
8790 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8791 enough space to hold the value of the guard.
8792
8793 Semantics:
8794 """"""""""
8795
8796 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8797 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8798 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8799 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8800 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8801 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8802 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8803
8804 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806
8807 Syntax:
8808 """""""
8809
8810 ::
8811
8812       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8813
8814 Overview:
8815 """""""""
8816
8817 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8818 created stack protector and if they are not equal calls the
8819 ``__stack_chk_fail()`` function.
8820
8821 Arguments:
8822 """"""""""
8823
8824 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8825 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8826
8827 Semantics:
8828 """"""""""
8829
8830 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8831 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8832 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8833
8834 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8835 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8836 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8837 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8838 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8839 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8840 codegen after the tail call decision has occurred.
8841
8842 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8844
8845 Syntax:
8846 """""""
8847
8848 ::
8849
8850       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8851       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8852
8853 Overview:
8854 """""""""
8855
8856 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8857 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8858 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8859 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8860 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8861 other object.
8862
8863 Arguments:
8864 """"""""""
8865
8866 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8867 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8868 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8869 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8870 only accepts constants.
8871
8872 Semantics:
8873 """"""""""
8874
8875 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8876 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8877 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8878 on the ``min`` argument).
8879
8880 '``llvm.expect``' Intrinsic
8881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8882
8883 Syntax:
8884 """""""
8885
8886 ::
8887
8888       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8889       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8890
8891 Overview:
8892 """""""""
8893
8894 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8895 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8896
8897 Arguments:
8898 """"""""""
8899
8900 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8901 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8902 constant value, variables are not allowed.
8903
8904 Semantics:
8905 """"""""""
8906
8907 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8908
8909 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8911
8912 Syntax:
8913 """""""
8914
8915 ::
8916
8917       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8918
8919 Overview:
8920 """""""""
8921
8922 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8923 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8924
8925 Arguments:
8926 """"""""""
8927
8928 None.
8929
8930 Semantics:
8931 """"""""""
8932
8933 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8934 by codegen.
8935
8936 Stack Map Intrinsics
8937 --------------------
8938
8939 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
8940 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
8941 are described in :doc:`StackMaps`.