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