Fix type error in insertvalue example in LangRef. %agg1 is of type {i32,
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = metadata !{i32 42, null, metadata !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamcially
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
357     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variables definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliasaes can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
600
601 For example, the following defines a global in a numbered address space
602 with an initializer, section, and alignment:
603
604 .. code-block:: llvm
605
606     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
607
608 The following example just declares a global variable
609
610 .. code-block:: llvm
611
612    @G = external global i32
613
614 The following example defines a thread-local global with the
615 ``initialexec`` TLS model:
616
617 .. code-block:: llvm
618
619     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
620
621 .. _functionstructure:
622
623 Functions
624 ---------
625
626 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
627 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
628 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
629 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
630 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
631 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
632 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
633 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
634 an optional section, an optional alignment,
635 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
636 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
637 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
638
639 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
640 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
641 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
642 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
643 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
644 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
645 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
646 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
647
648 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
649 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
650 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
651 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
652 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
653 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
654 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
655 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
656 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
657
658 The first basic block in a function is special in two ways: it is
659 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
660 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
661 the entry block of a function). Because the block can have no
662 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
663
664 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
665 target supports it, it will emit functions to the section specified.
666 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
667
668 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
669 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
670 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
671 is specified, the function is forced to have at least that much
672 alignment. All alignments must be a power of 2.
673
674 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
675 be significant and two identical functions can be merged.
676
677 Syntax::
678
679     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
680            [cconv] [ret attrs]
681            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
682            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
683            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
684
685 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
686 argument is of the following form
687
688 Syntax::
689
690    <type> [parameter Attrs] [name]
691
692
693 .. _langref_aliases:
694
695 Aliases
696 -------
697
698 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
699 are just a new symbol and metadata for an existing position.
700
701 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
702 constant expression.
703
704 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
705 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
706 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
707
708 Syntax::
709
710     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
711
712 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
713 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
714 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
715
716 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
717 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
718 to the same content.
719
720 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
721 some can only be checked when producing an object file:
722
723 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
724   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
725
726 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
727   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
728   object file.
729
730 * No global value in the expression can be a declaration, since that
731   would require a relocation, which is not possible.
732
733 .. _langref_comdats:
734
735 Comdats
736 -------
737
738 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
739
740 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
741 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
742 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
743 aliasee computes to, if any.
744
745 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
746 choose between keys in two different object files.
747
748 Syntax::
749
750     $<Name> = comdat SelectionKind
751
752 The selection kind must be one of the following:
753
754 ``any``
755     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
756 ``exactmatch``
757     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
758     same data.
759 ``largest``
760     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
761 ``noduplicates``
762     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
763 ``samesize``
764     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
765     same amount of data.
766
767 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
768 ``any`` as a selection kind.
769
770 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
771 the COMDAT key's section is the largest:
772
773 .. code-block:: llvm
774
775    $foo = comdat largest
776    @foo = global i32 2, comdat $foo
777
778    define void @bar() comdat $foo {
779      ret void
780    }
781
782 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
783 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
784 and another COMDAT section with selection kind
785 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
786 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
787
788 There are some restrictions on the properties of the global object.
789 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
790 targeting COFF.
791 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
792 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
793 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
794 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
795 if a collision occurs in the symbol table.
796
797 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
798 For example:
799
800 .. code-block:: llvm
801
802    $foo = comdat any
803    $bar = comdat any
804    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
805    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
806
807 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
808 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
809 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
810 sections.
811
812 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
813 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
814 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
815
816 .. _namedmetadatastructure:
817
818 Named Metadata
819 --------------
820
821 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
822 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
823 operands for a named metadata.
824
825 Syntax::
826
827     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
828     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
829     !1 = metadata !{metadata !"one"}
830     !2 = metadata !{metadata !"two"}
831     ; A named metadata.
832     !name = !{!0, !1, !2}
833
834 .. _paramattrs:
835
836 Parameter Attributes
837 --------------------
838
839 The return type and each parameter of a function type may have a set of
840 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
841 used to communicate additional information about the result or
842 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
843 of the function, not of the function type, so functions with different
844 parameter attributes can have the same function type.
845
846 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
847 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
848 For example:
849
850 .. code-block:: llvm
851
852     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
853     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
854     declare signext i8 @returns_signed_char()
855
856 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
857 ``readonly``) come immediately after the argument list.
858
859 Currently, only the following parameter attributes are defined:
860
861 ``zeroext``
862     This indicates to the code generator that the parameter or return
863     value should be zero-extended to the extent required by the target's
864     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
865     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
866 ``signext``
867     This indicates to the code generator that the parameter or return
868     value should be sign-extended to the extent required by the target's
869     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
870     the callee (for a return value).
871 ``inreg``
872     This indicates that this parameter or return value should be treated
873     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
874     a function call or return (usually, by putting it in a register as
875     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
876     two different kinds of registers). Use of this attribute is
877     target-specific.
878 ``byval``
879     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
880     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
881     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
882     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
883     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
884     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
885     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
886     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
887     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
888     values.
889
890     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
891     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
892     form and the known alignment of the pointer specified to the call
893     site. If the alignment is not specified, then the code generator
894     makes a target-specific assumption.
895
896 .. _attr_inalloca:
897
898 ``inalloca``
899
900     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
901     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
902     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
903     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
904     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
905     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
906
907     An argument allocation may be used by a call at most once because
908     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
909     used in conjunction with other attributes that affect argument
910     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
911     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
912     large aggregate return values, which means that frontend authors
913     must lower them with ``sret`` pointers.
914
915     When the call site is reached, the argument allocation must have
916     been the most recent stack allocation that is still live, or the
917     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
918     space after an argument allocation and before its call site, but it
919     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
920     <int_stackrestore>`.
921
922     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
923     attribute.
924
925 ``sret``
926     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
927     structure that is the return value of the function in the source
928     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
929     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
930     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
931     the first parameter. This is not a valid attribute for return
932     values.
933
934 ``align <n>``
935     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
936     have the specified alignment.
937
938     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
939     ``byval`` attribute.
940
941 .. _noalias:
942
943 ``noalias``
944     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
945     the argument or return value do not alias pointer values that are
946     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
947     call to the parent function, dependencies between memory references
948     from before or after the call and from those during the call are
949     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
950     value used in that call. The caller shares the responsibility with
951     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
952     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
953     analysis <Must, May, or No>`.
954
955     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
956     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
957     though it is slightly weaker.
958
959     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
960     while LLVM's ``noalias`` is.
961 ``nocapture``
962     This indicates that the callee does not make any copies of the
963     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
964     attribute for return values.
965
966 .. _nest:
967
968 ``nest``
969     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
970     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
971     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
972
973 ``returned``
974     This indicates that the function always returns the argument as its return
975     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
976     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
977     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
978     the callee. The parameter and the function return type must be valid
979     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
980     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
981
982 ``nonnull``
983     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
984     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
985     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
986     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
987     is non-null.
988
989 ``dereferenceable(<n>)``
990     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
991     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
992     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
993     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
994     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
995     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
996     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
997     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
998     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
999
1000 .. _gc:
1001
1002 Garbage Collector Names
1003 -----------------------
1004
1005 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
1006 string:
1007
1008 .. code-block:: llvm
1009
1010     define void @f() gc "name" { ... }
1011
1012 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
1013 collector will cause the compiler to alter its output in order to
1014 support the named garbage collection algorithm.
1015
1016 .. _prefixdata:
1017
1018 Prefix Data
1019 -----------
1020
1021 Prefix data is data associated with a function which the code generator
1022 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
1023 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
1024 specific functions and make it available through the function pointer while
1025 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
1026 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
1027 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1028 of the prefix data.
1029
1030 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1031 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1032 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1033 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1034 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1035 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1036 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1037 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1038
1039 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1040 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1041 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1042 of the prefix data.
1043
1044 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1045 which encodes the ``nop`` instruction:
1046
1047 .. code-block:: llvm
1048
1049     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1050
1051 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1052 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1053 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1054
1055 .. code-block:: llvm
1056
1057     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1058
1059     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1060
1061 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1062 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1063 optimizers but will not be emitted in the object file.
1064
1065 .. _attrgrp:
1066
1067 Attribute Groups
1068 ----------------
1069
1070 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1071 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1072 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1073 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1074 group will capture the important command line flags used to build that file.
1075
1076 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1077 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1078 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1079 different groups are merged.
1080
1081 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1082 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1083
1084 .. code-block:: llvm
1085
1086    ; Target-independent attributes:
1087    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1088
1089    ; Target-dependent attributes:
1090    attributes #1 = { "no-sse" }
1091
1092    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1093    define void @f() #0 #1 { ... }
1094
1095 .. _fnattrs:
1096
1097 Function Attributes
1098 -------------------
1099
1100 Function attributes are set to communicate additional information about
1101 a function. Function attributes are considered to be part of the
1102 function, not of the function type, so functions with different function
1103 attributes can have the same function type.
1104
1105 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1106 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1107 example:
1108
1109 .. code-block:: llvm
1110
1111     define void @f() noinline { ... }
1112     define void @f() alwaysinline { ... }
1113     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1114     define void @f() optsize { ... }
1115
1116 ``alignstack(<n>)``
1117     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1118     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1119     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1120     parentheses.
1121 ``alwaysinline``
1122     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1123     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1124     inlining size threshold for this caller.
1125 ``builtin``
1126     This indicates that the callee function at a call site should be
1127     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1128     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1129     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1130     attribute.
1131 ``cold``
1132     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1133     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1134     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1135     weight.
1136 ``inlinehint``
1137     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1138     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1139     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1140     inliner.
1141 ``jumptable``
1142     This attribute indicates that the function should be added to a
1143     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1144     references to this function should be replaced with a reference to the
1145     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1146     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1147     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1148     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1149 ``minsize``
1150     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1151     passes make choices that keep the code size of this function as small
1152     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1153     performance in order to minimize the size of the generated code.
1154 ``naked``
1155     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1156     function. This can have very system-specific consequences.
1157 ``nobuiltin``
1158     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1159     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1160     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1161     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1162     and on function declarations and definitions.
1163 ``noduplicate``
1164     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1165     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1166     within its parent function, but may not be duplicated within
1167     its parent function.
1168
1169     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1170     be an inlining candidate, provided that the call is not
1171     duplicated by inlining. That implies that the function has
1172     internal linkage and only has one call site, so the original
1173     call is dead after inlining.
1174 ``noimplicitfloat``
1175     This attributes disables implicit floating point instructions.
1176 ``noinline``
1177     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1178     function in any situation. This attribute may not be used together
1179     with the ``alwaysinline`` attribute.
1180 ``nonlazybind``
1181     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1182     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1183     startup time if the function is not called during program startup.
1184 ``noredzone``
1185     This attribute indicates that the code generator should not use a
1186     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1187 ``noreturn``
1188     This function attribute indicates that the function never returns
1189     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1190     function ever does dynamically return.
1191 ``nounwind``
1192     This function attribute indicates that the function never returns
1193     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1194     unwind, its runtime behavior is undefined.
1195 ``optnone``
1196     This function attribute indicates that the function is not optimized
1197     by any optimization or code generator passes with the
1198     exception of interprocedural optimization passes.
1199     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1200     attribute; this attribute is also incompatible
1201     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1202
1203     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1204     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1205     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1206     candidates for inlining into the body of this function.
1207 ``optsize``
1208     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1209     passes make choices that keep the code size of this function low,
1210     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1211     long as they do not significantly impact runtime performance.
1212 ``readnone``
1213     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1214     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1215     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1216     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1217     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1218     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1219     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1220     the ``C++`` exception throwing methods.
1221
1222     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1223     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1224     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1225 ``readonly``
1226     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1227     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1228     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1229     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1230     state that may be set in the caller. A readonly function always
1231     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1232     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1233     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1234     methods.
1235
1236     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1237     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1238     the pointer points to.
1239 ``returns_twice``
1240     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1241     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1242     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1243     functions.
1244 ``sanitize_address``
1245     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1246     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1247 ``sanitize_memory``
1248     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1249     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1250 ``sanitize_thread``
1251     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1252     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1253 ``ssp``
1254     This attribute indicates that the function should emit a stack
1255     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1256     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1257     return from the function to see if it has been overwritten. A
1258     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1259     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1260
1261     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1262     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1263     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1264       ``ssp-buffer-size``.
1265
1266     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1267     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1268
1269     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1270     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1271     function will have an ``ssp`` attribute.
1272 ``sspreq``
1273     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1274     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1275     attribute.
1276
1277     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1278     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1279     The specific layout rules are:
1280
1281     #. Large arrays and structures containing large arrays
1282        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1283     #. Small arrays and structures containing small arrays
1284        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1285     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1286        protector.
1287
1288     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1289     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1290     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1291     an ``sspreq`` attribute.
1292 ``sspstrong``
1293     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1294     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1295     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1296     will enable protectors for functions with:
1297
1298     - Arrays of any size and type
1299     - Aggregates containing an array of any size and type.
1300     - Calls to alloca().
1301     - Local variables that have had their address taken.
1302
1303     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1304     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1305     The specific layout rules are:
1306
1307     #. Large arrays and structures containing large arrays
1308        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1309     #. Small arrays and structures containing small arrays
1310        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1311     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1312        protector.
1313
1314     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1315
1316     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1317     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1318     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1319 ``uwtable``
1320     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1321     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1322     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1323     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1324     units.
1325
1326 .. _moduleasm:
1327
1328 Module-Level Inline Assembly
1329 ----------------------------
1330
1331 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1332 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1333 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1334 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1335
1336 .. code-block:: llvm
1337
1338     module asm "inline asm code goes here"
1339     module asm "more can go here"
1340
1341 The strings can contain any character by escaping non-printable
1342 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1343 two digit hex code for the number.
1344
1345 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1346 assembly code is generated.
1347
1348 .. _langref_datalayout:
1349
1350 Data Layout
1351 -----------
1352
1353 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1354 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1355 simply:
1356
1357 .. code-block:: llvm
1358
1359     target datalayout = "layout specification"
1360
1361 The *layout specification* consists of a list of specifications
1362 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1363 with a letter and may include other information after the letter to
1364 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1365 as follows:
1366
1367 ``E``
1368     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1369     the bits with the most significance have the lowest address
1370     location.
1371 ``e``
1372     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1373     is, the bits with the least significance have the lowest address
1374     location.
1375 ``S<size>``
1376     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1377     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1378     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1379     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1380     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1381     alignment promotions.
1382 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1383     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1384     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1385     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1386     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1387     in the range [1,2^23).
1388 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1389     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1390     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1391 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1392     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1393     ``<size>``.
1394 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1395     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1396     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1397     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1398     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1399     targets.
1400 ``a:<abi>:<pref>``
1401     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1402 ``m:<mangling>``
1403     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1404     options are
1405
1406     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1407     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1408     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1409       symbols get a ``_`` prefix.
1410     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1411       functions also get a suffix based on the frame size.
1412 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1413     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1414     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1415     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1416     this set are considered to support most general arithmetic operations
1417     efficiently.
1418
1419 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1420 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1421 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1422
1423 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1424 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1425 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1426 specifications are given in this list:
1427
1428 -  ``E`` - big endian
1429 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1430 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1431    same as the default address space.
1432 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1433 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1434 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1435 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1436 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1437 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1438    alignment of 64-bits
1439 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1440 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1441 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1442 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1443 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1444 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1445 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1446
1447 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1448 following rules:
1449
1450 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1451    that specification is used.
1452 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1453    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1454    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1455    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1456    given the default specifications above, the i7 type will use the
1457    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1458    alignment of i64 (largest specified).
1459 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1460    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1461    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1462    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1463
1464 The function of the data layout string may not be what you expect.
1465 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1466 the code generator should use.
1467
1468 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1469 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1470 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1471 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1472 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1473 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1474 that require precise layout information, but this also prevents those
1475 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1476
1477 .. _langref_triple:
1478
1479 Target Triple
1480 -------------
1481
1482 A module may specify a target triple string that describes the target
1483 host. The syntax for the target triple is simply:
1484
1485 .. code-block:: llvm
1486
1487     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1488
1489 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1490 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1491
1492 ::
1493
1494     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1495     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1496
1497 This information is passed along to the backend so that it generates
1498 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1499 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1500
1501 .. _pointeraliasing:
1502
1503 Pointer Aliasing Rules
1504 ----------------------
1505
1506 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1507 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1508 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1509 to the following rules:
1510
1511 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1512    value it is *based* on.
1513 -  An address of a global variable is associated with the address range
1514    of the variable's storage.
1515 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1516    address range of the allocated storage.
1517 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1518    address.
1519 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1520    a function not defined within LLVM may be associated with address
1521    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1522    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1523    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1524
1525 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1526 following rules:
1527
1528 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1529    on the first operand of the ``getelementptr``.
1530 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1531    ``bitcast``.
1532 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1533    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1534    the pointer's value.
1535 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1536
1537 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1538 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1539
1540 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1541 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1542 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1543 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1544 alignment of the store.
1545
1546 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1547 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1548 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1549 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1550 alias analysis.
1551
1552 .. _volatile:
1553
1554 Volatile Memory Accesses
1555 ------------------------
1556
1557 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1558 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1559 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1560 volatile operations or change their order of execution relative to other
1561 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1562 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1563 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1564
1565 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1566 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1567 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1568 target-legal volatile load/store instructions.
1569
1570 .. admonition:: Rationale
1571
1572  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1573  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1574  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1575  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1576  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1577  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1578  do not violate the frontend's contract with the language.
1579
1580 .. _memmodel:
1581
1582 Memory Model for Concurrent Operations
1583 --------------------------------------
1584
1585 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1586 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1587 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1588 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1589
1590 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1591
1592 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1593 that
1594
1595 -  Is a superset of single-thread program order, and
1596 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1597    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1598    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1599    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1600    Constraints <ordering>`).
1601
1602 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1603 between a thread and signals executing inside that thread.
1604
1605 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1606 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1607 (defined) write operations (store instructions, atomic
1608 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1609 section, initialized globals are considered to have a write of the
1610 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1611 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1612 may see any write to the same byte, except:
1613
1614 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1615    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1616    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1617 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1618    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1619
1620 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1621
1622 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1623    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1624    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1625    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1626    synchronization.)
1627 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1628    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1629 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1630    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1631 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1632    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1633    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1634    constraints on how the choice is made.
1635 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1636
1637 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1638 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1639 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1640 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1641 than one instruction to read the series of bytes.
1642
1643 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1644 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1645 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1646 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1647 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1648 from an address, introducing a store can change a load that may see
1649 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1650
1651 .. _ordering:
1652
1653 Atomic Memory Ordering Constraints
1654 ----------------------------------
1655
1656 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1657 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1658 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1659 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1660 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1661 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1662 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1663 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1664 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1665 differently since they don't take an address. See that instruction's
1666 documentation for details.
1667
1668 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1669 :doc:`Atomics`.
1670
1671 ``unordered``
1672     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1673     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1674     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1675     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1676     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1677     to make them atomic in any interesting way.
1678 ``monotonic``
1679     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1680     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1681     address. All modification orders must be compatible with the
1682     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1683     orders can be combined to a global total order for the whole program
1684     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1685     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1686     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1687     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1688     happens before another atomic read of the same address, the later
1689     read must see the same value or a later value in the address's
1690     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1691     stronger) operations on the same address. If an address is written
1692     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1693     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1694     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1695     ``memory_order_relaxed``.
1696 ``acquire``
1697     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1698     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1699     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1700 ``release``
1701     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1702     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1703     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1704     complete description; see the C++0x definition of a release
1705     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1706     ``memory_order_release``.
1707 ``acq_rel`` (acquire+release)
1708     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1709     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1710 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1711     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1712     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1713     writes), there is a global total order on all
1714     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1715     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1716     modification orders of all the affected addresses. Each
1717     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1718     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1719     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1720
1721 .. _singlethread:
1722
1723 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1724 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1725 other operations running in the same thread (for example, in signal
1726 handlers).
1727
1728 .. _fastmath:
1729
1730 Fast-Math Flags
1731 ---------------
1732
1733 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1734 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1735 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1736 otherwise unsafe floating point operations
1737
1738 ``nnan``
1739    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1740    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1741    NaNs, but the value of the result is undefined.
1742
1743 ``ninf``
1744    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1745    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1746    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1747
1748 ``nsz``
1749    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1750    argument or result as insignificant.
1751
1752 ``arcp``
1753    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1754    argument rather than perform division.
1755
1756 ``fast``
1757    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1758    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1759    flag implies all the others.
1760
1761 .. _uselistorder:
1762
1763 Use-list Order Directives
1764 -------------------------
1765
1766 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1767 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1768 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1769 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1770
1771 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1772 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1773 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1774
1775 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1776 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1777 function's scope.
1778
1779 :Syntax:
1780
1781 ::
1782
1783     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1784     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1785
1786 :Examples:
1787
1788 ::
1789
1790     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1791     entry:
1792       ; ... instructions ...
1793     bb:
1794       ; ... instructions ...
1795
1796       ; At function scope.
1797       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1798       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1799     }
1800
1801     ; At global scope.
1802     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1803     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1804     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1805     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1806
1807 .. _typesystem:
1808
1809 Type System
1810 ===========
1811
1812 The LLVM type system is one of the most important features of the
1813 intermediate representation. Being typed enables a number of
1814 optimizations to be performed on the intermediate representation
1815 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1816 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1817 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1818 not feasible to perform on normal three address code representations.
1819
1820 .. _t_void:
1821
1822 Void Type
1823 ---------
1824
1825 :Overview:
1826
1827
1828 The void type does not represent any value and has no size.
1829
1830 :Syntax:
1831
1832
1833 ::
1834
1835       void
1836
1837
1838 .. _t_function:
1839
1840 Function Type
1841 -------------
1842
1843 :Overview:
1844
1845
1846 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1847 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1848 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1849 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1850
1851 :Syntax:
1852
1853 ::
1854
1855       <returntype> (<parameter list>)
1856
1857 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1858 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1859 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1860 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1861 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1862 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1863
1864 :Examples:
1865
1866 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1867 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1868 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1869 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1870 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1871 | ``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. |
1872 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1873 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1874 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1875
1876 .. _t_firstclass:
1877
1878 First Class Types
1879 -----------------
1880
1881 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1882 Values of these types are the only ones which can be produced by
1883 instructions.
1884
1885 .. _t_single_value:
1886
1887 Single Value Types
1888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1889
1890 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1891
1892 .. _t_integer:
1893
1894 Integer Type
1895 """"""""""""
1896
1897 :Overview:
1898
1899 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1900 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1901 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1902
1903 :Syntax:
1904
1905 ::
1906
1907       iN
1908
1909 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1910 value.
1911
1912 Examples:
1913 *********
1914
1915 +----------------+------------------------------------------------+
1916 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1917 +----------------+------------------------------------------------+
1918 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1919 +----------------+------------------------------------------------+
1920 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1921 +----------------+------------------------------------------------+
1922
1923 .. _t_floating:
1924
1925 Floating Point Types
1926 """"""""""""""""""""
1927
1928 .. list-table::
1929    :header-rows: 1
1930
1931    * - Type
1932      - Description
1933
1934    * - ``half``
1935      - 16-bit floating point value
1936
1937    * - ``float``
1938      - 32-bit floating point value
1939
1940    * - ``double``
1941      - 64-bit floating point value
1942
1943    * - ``fp128``
1944      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1945
1946    * - ``x86_fp80``
1947      -  80-bit floating point value (X87)
1948
1949    * - ``ppc_fp128``
1950      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1951
1952 X86_mmx Type
1953 """"""""""""
1954
1955 :Overview:
1956
1957 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1958 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1959 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1960 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1961 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1962 of this type.
1963
1964 :Syntax:
1965
1966 ::
1967
1968       x86_mmx
1969
1970
1971 .. _t_pointer:
1972
1973 Pointer Type
1974 """"""""""""
1975
1976 :Overview:
1977
1978 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1979 commonly used to reference objects in memory.
1980
1981 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1982 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1983 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1984 are target-specific.
1985
1986 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1987 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1988
1989 :Syntax:
1990
1991 ::
1992
1993       <type> *
1994
1995 :Examples:
1996
1997 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1998 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1999 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2000 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2001 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2002 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2003 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2004
2005 .. _t_vector:
2006
2007 Vector Type
2008 """""""""""
2009
2010 :Overview:
2011
2012 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2013 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2014 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2015 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2016 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2017
2018 :Syntax:
2019
2020 ::
2021
2022       < <# elements> x <elementtype> >
2023
2024 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2025 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2026 of size zero are not allowed.
2027
2028 :Examples:
2029
2030 +-------------------+--------------------------------------------------+
2031 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2032 +-------------------+--------------------------------------------------+
2033 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2034 +-------------------+--------------------------------------------------+
2035 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2036 +-------------------+--------------------------------------------------+
2037 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2038 +-------------------+--------------------------------------------------+
2039
2040 .. _t_label:
2041
2042 Label Type
2043 ^^^^^^^^^^
2044
2045 :Overview:
2046
2047 The label type represents code labels.
2048
2049 :Syntax:
2050
2051 ::
2052
2053       label
2054
2055 .. _t_metadata:
2056
2057 Metadata Type
2058 ^^^^^^^^^^^^^
2059
2060 :Overview:
2061
2062 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2063 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2064
2065 :Syntax:
2066
2067 ::
2068
2069       metadata
2070
2071 .. _t_aggregate:
2072
2073 Aggregate Types
2074 ^^^^^^^^^^^^^^^
2075
2076 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2077 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2078 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2079 aggregate types.
2080
2081 .. _t_array:
2082
2083 Array Type
2084 """"""""""
2085
2086 :Overview:
2087
2088 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2089 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2090 elements) and an underlying data type.
2091
2092 :Syntax:
2093
2094 ::
2095
2096       [<# elements> x <elementtype>]
2097
2098 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2099 be any type with a size.
2100
2101 :Examples:
2102
2103 +------------------+--------------------------------------+
2104 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2105 +------------------+--------------------------------------+
2106 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2107 +------------------+--------------------------------------+
2108 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2109 +------------------+--------------------------------------+
2110
2111 Here are some examples of multidimensional arrays:
2112
2113 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2114 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2115 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2116 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2117 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2118 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2119 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2120
2121 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2122 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2123 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2124 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2125 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2126 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2127 example.
2128
2129 .. _t_struct:
2130
2131 Structure Type
2132 """"""""""""""
2133
2134 :Overview:
2135
2136 The structure type is used to represent a collection of data members
2137 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2138 a size.
2139
2140 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2141 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2142 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2143 '``insertvalue``' instructions.
2144
2145 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2146 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2147 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2148 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2149 required to match what the underlying code generator expects.
2150
2151 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2152 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2153 identified types are always defined at the top level with a name.
2154 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2155 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2156 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2157
2158 :Syntax:
2159
2160 ::
2161
2162       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2163       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2164
2165 :Examples:
2166
2167 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2168 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2169 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2170 | ``{ 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``.  |
2171 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2172 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2173 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2174
2175 .. _t_opaque:
2176
2177 Opaque Structure Types
2178 """"""""""""""""""""""
2179
2180 :Overview:
2181
2182 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2183 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2184 notion of a forward declared structure.
2185
2186 :Syntax:
2187
2188 ::
2189
2190       %X = type opaque
2191       %52 = type opaque
2192
2193 :Examples:
2194
2195 +--------------+-------------------+
2196 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2197 +--------------+-------------------+
2198
2199 .. _constants:
2200
2201 Constants
2202 =========
2203
2204 LLVM has several different basic types of constants. This section
2205 describes them all and their syntax.
2206
2207 Simple Constants
2208 ----------------
2209
2210 **Boolean constants**
2211     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2212     of the ``i1`` type.
2213 **Integer constants**
2214     Standard integers (such as '4') are constants of the
2215     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2216     integer types.
2217 **Floating point constants**
2218     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2219     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2220     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2221     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2222     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2223     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2224     point <t_floating>` type.
2225 **Null pointer constants**
2226     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2227     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2228
2229 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2230 floating point constants. For example, the form
2231 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2232 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2233 constants are required (and the only time that they are generated by the
2234 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2235 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2236 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2237 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2238 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2239
2240 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2241 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2242 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2243 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2244 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2245 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2246 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2247 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2248 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2249 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2250 will only work if they match the long double format on your target.
2251 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2252 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2253 (sign bit at the left).
2254
2255 There are no constants of type x86_mmx.
2256
2257 .. _complexconstants:
2258
2259 Complex Constants
2260 -----------------
2261
2262 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2263 constants and smaller complex constants.
2264
2265 **Structure constants**
2266     Structure constants are represented with notation similar to
2267     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2268     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2269     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2270     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2271     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2272     must match those specified by the type.
2273 **Array constants**
2274     Array constants are represented with notation similar to array type
2275     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2276     square brackets (``[]``)). For example:
2277     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2278     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2279     match those specified by the type.
2280 **Vector constants**
2281     Vector constants are represented with notation similar to vector
2282     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2283     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2284     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2285     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2286     elements must match those specified by the type.
2287 **Zero initialization**
2288     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2289     value to zero of *any* type, including scalar and
2290     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2291     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2292     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2293 **Metadata node**
2294     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2295     type <t_metadata>`. For example:
2296     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2297     constants that are meant to be interpreted as part of the
2298     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2299     information such as debug info.
2300
2301 Global Variable and Function Addresses
2302 --------------------------------------
2303
2304 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2305 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2306 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2307 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2308 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2309 file:
2310
2311 .. code-block:: llvm
2312
2313     @X = global i32 17
2314     @Y = global i32 42
2315     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2316
2317 .. _undefvalues:
2318
2319 Undefined Values
2320 ----------------
2321
2322 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2323 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2324 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2325 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2326
2327 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2328 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2329 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2330 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2331
2332 .. code-block:: llvm
2333
2334       %A = add %X, undef
2335       %B = sub %X, undef
2336       %C = xor %X, undef
2337     Safe:
2338       %A = undef
2339       %B = undef
2340       %C = undef
2341
2342 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2343 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2344
2345 .. code-block:: llvm
2346
2347       %A = or %X, undef
2348       %B = and %X, undef
2349     Safe:
2350       %A = -1
2351       %B = 0
2352     Unsafe:
2353       %A = undef
2354       %B = undef
2355
2356 These logical operations have bits that are not always affected by the
2357 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2358 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2359 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2360 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2361 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2362 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2363 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2364 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2365
2366 .. code-block:: llvm
2367
2368       %A = select undef, %X, %Y
2369       %B = select undef, 42, %Y
2370       %C = select %X, %Y, undef
2371     Safe:
2372       %A = %X     (or %Y)
2373       %B = 42     (or %Y)
2374       %C = %Y
2375     Unsafe:
2376       %A = undef
2377       %B = undef
2378       %C = undef
2379
2380 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2381 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2382 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2383 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2384 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2385 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2386 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2387
2388 .. code-block:: llvm
2389
2390       %A = xor undef, undef
2391
2392       %B = undef
2393       %C = xor %B, %B
2394
2395       %D = undef
2396       %E = icmp lt %D, 4
2397       %F = icmp gte %D, 4
2398
2399     Safe:
2400       %A = undef
2401       %B = undef
2402       %C = undef
2403       %D = undef
2404       %E = undef
2405       %F = undef
2406
2407 This example points out that two '``undef``' operands are not
2408 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2409 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2410 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2411 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2412 its value over its "live range". This is true because the variable
2413 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2414 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2415 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2416 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2417 uses with" concept would not hold.
2418
2419 .. code-block:: llvm
2420
2421       %A = fdiv undef, %X
2422       %B = fdiv %X, undef
2423     Safe:
2424       %A = undef
2425     b: unreachable
2426
2427 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2428 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2429 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2430 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2431 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2432 However, in the second example, we can make a more aggressive
2433 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2434 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2435 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2436 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2437 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2438 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2439
2440 .. code-block:: llvm
2441
2442     a:  store undef -> %X
2443     b:  store %X -> undef
2444     Safe:
2445     a: <deleted>
2446     b: unreachable
2447
2448 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2449 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2450 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2451 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2452 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2453
2454 .. _poisonvalues:
2455
2456 Poison Values
2457 -------------
2458
2459 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2460 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2461 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2462 that results in undefined behavior.
2463
2464 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2465 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2466 the ``nsw`` flag.
2467
2468 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2469
2470 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2471 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2472    their dynamic predecessor basic block.
2473 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2474    in the dynamic callers of their functions.
2475 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2476    instructions that dynamically transfer control back to them.
2477 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2478    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2479    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2480 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2481    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2482    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2483    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2484 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2485    most recent preceding instruction with externally visible side
2486    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2487    operations <volatile>`.)
2488 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2489    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2490    multiple successors and the instruction is always executed when
2491    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2492    when control is transferred to another.
2493 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2494    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2495    be different if the terminator had transferred control to a different
2496    successor.
2497 -  Dependence is transitive.
2498
2499 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2500 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2501 on a poison value has undefined behavior.
2502
2503 Here are some examples:
2504
2505 .. code-block:: llvm
2506
2507     entry:
2508       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2509       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2510       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2511       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2512
2513       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2514       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2515
2516       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2517
2518       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2519       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2520       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2521       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2522
2523       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2524       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2525
2526     true:
2527       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2528                                            ; it has undefined behavior.
2529       br label %end
2530
2531     end:
2532       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2533                                            ; Both edges into this PHI are
2534                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2535                                            ; always results in a poison value.
2536
2537       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2538                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2539                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2540
2541       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2542                                            ; The same branch again, but this time the
2543                                            ; true block doesn't have side effects.
2544
2545     second_true:
2546       ; No side effects!
2547       ret void
2548
2549     second_end:
2550       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2551                                            ; on the store in %end. Also, it is
2552                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2553                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2554                                            ; behavior in this example).
2555
2556 .. _blockaddress:
2557
2558 Addresses of Basic Blocks
2559 -------------------------
2560
2561 ``blockaddress(@function, %block)``
2562
2563 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2564 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2565 Taking the address of the entry block is illegal.
2566
2567 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2568 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2569 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2570 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2571 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2572 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2573 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2574 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2575 instruction.
2576
2577 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2578 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2579
2580 .. _constantexprs:
2581
2582 Constant Expressions
2583 --------------------
2584
2585 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2586 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2587 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2588 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2589 The following is the syntax for constant expressions:
2590
2591 ``trunc (CST to TYPE)``
2592     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2593     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2594 ``zext (CST to TYPE)``
2595     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2596     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2597 ``sext (CST to TYPE)``
2598     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2599     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2600 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2601     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2602     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2603     must be floating point.
2604 ``fpext (CST to TYPE)``
2605     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2606     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2607     floating point.
2608 ``fptoui (CST to TYPE)``
2609     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2610     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2611     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2612     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2613     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2614 ``fptosi (CST to TYPE)``
2615     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2616     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2617     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2618     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2619     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2620 ``uitofp (CST to TYPE)``
2621     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2622     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2623     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2624     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2625     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2626 ``sitofp (CST to TYPE)``
2627     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2628     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2629     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2630     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2631     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2632 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2633     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2634     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2635     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2636     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2637 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2638     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2639     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2640     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2641     This one is *really* dangerous!
2642 ``bitcast (CST to TYPE)``
2643     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2644     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2645     instruction <i_bitcast>`.
2646 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2647     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2648     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2649     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2650 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2651     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2652     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2653     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2654     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2655 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2656     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2657 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2658     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2659 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2660     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2661 ``extractelement (VAL, IDX)``
2662     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2663     constants.
2664 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2665     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2666     constants.
2667 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2668     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2669     constants.
2670 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2671     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2672     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2673     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2674     least one index value must be specified.
2675 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2676     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2677     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2678     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2679     value must be specified.
2680 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2681     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2682     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2683     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2684     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2685     operations on floating point values are allowed).
2686
2687 Other Values
2688 ============
2689
2690 .. _inlineasmexprs:
2691
2692 Inline Assembler Expressions
2693 ----------------------------
2694
2695 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2696 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2697 value represents the inline assembler as a string (containing the
2698 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2699 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2700 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2701 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2702 assembler expression is:
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2707
2708 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2709 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2710 Thus, typically we have:
2711
2712 .. code-block:: llvm
2713
2714     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2715
2716 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2717 marked as having side effects. This is done through the use of the
2718 '``sideeffect``' keyword, like so:
2719
2720 .. code-block:: llvm
2721
2722     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2723
2724 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2725 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2726 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2727 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2728 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2729 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2730
2731 .. code-block:: llvm
2732
2733     call void asm alignstack "eieio", ""()
2734
2735 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2736 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2737 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2738 the only supported dialects. An example is:
2739
2740 .. code-block:: llvm
2741
2742     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2743
2744 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2745 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2746 keyword last.
2747
2748 Inline Asm Metadata
2749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2750
2751 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2752 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2753 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2754 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2755 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2756 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2757 it. For example:
2758
2759 .. code-block:: llvm
2760
2761     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2762     ...
2763     !42 = !{ i32 1234567 }
2764
2765 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2766 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2767 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2768 occurs on.
2769
2770 .. _metadata:
2771
2772 Metadata Nodes and Metadata Strings
2773 -----------------------------------
2774
2775 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2776 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2777 code generator. One example application of metadata is source-level
2778 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2779 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2780 preceding exclamation point ('``!``').
2781
2782 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2783 contain any character by escaping non-printable characters with
2784 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2785 "``!"test\00"``".
2786
2787 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2788 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2789 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2790 their operand. For example:
2791
2792 .. code-block:: llvm
2793
2794     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2795
2796 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2797 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2798 example:
2799
2800 .. code-block:: llvm
2801
2802     !foo =  metadata !{!4, !3}
2803
2804 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2805 function is using two metadata arguments:
2806
2807 .. code-block:: llvm
2808
2809     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2810
2811 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2812 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2813
2814 .. code-block:: llvm
2815
2816     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2817
2818 More information about specific metadata nodes recognized by the
2819 optimizers and code generator is found below.
2820
2821 '``tbaa``' Metadata
2822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2823
2824 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2825 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2826 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2827 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2828 custom alias analysis behavior for other languages.
2829
2830 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2831 to three fields, e.g.:
2832
2833 .. code-block:: llvm
2834
2835     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2836     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2837     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2838     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2839
2840 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2841 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2842 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2843 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2844 common names.
2845
2846 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2847 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2848 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2849 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2850 from multiple front-ends is handled conservatively.
2851
2852 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2853 indicates that the type is "constant" (meaning
2854 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2855 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2856
2857 '``tbaa.struct``' Metadata
2858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2859
2860 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2861 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2862 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2863 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2864 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2865 of the aggregate.
2866
2867 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2868 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2869
2870 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2871 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2872 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2873 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2874 its tbaa tag. e.g.:
2875
2876 .. code-block:: llvm
2877
2878     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2879
2880 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2881 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2882 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2883
2884 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2885 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2886 does not carry useful data and need not be preserved.
2887
2888 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
2889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2890
2891 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
2892 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
2893 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
2894 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
2895 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
2896 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
2897 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some some domain, the set
2898 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
2899 subset of (or qual to) the set of scopes for that domain in another
2900 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
2901 alias.
2902
2903 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
2904 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
2905 string then it can be combined accross functions and translation units. A
2906 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
2907 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
2908
2909 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
2910 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
2911 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
2912 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
2913 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
2914 optionally be provided as a third list entry.
2915
2916 For example,
2917
2918 .. code-block:: llvm
2919
2920     ; Two scope domains:
2921     !0 = metadata !{metadata !0}
2922     !1 = metadata !{metadata !1}
2923
2924     ; Some scopes in these domains:
2925     !2 = metadata !{metadata !2, metadata !0}
2926     !3 = metadata !{metadata !3, metadata !0}
2927     !4 = metadata !{metadata !4, metadata !1}
2928
2929     ; Some scope lists:
2930     !5 = metadata !{metadata !4} ; A list containing only scope !4
2931     !6 = metadata !{metadata !4, metadata !3, metadata !2}
2932     !7 = metadata !{metadata !3}
2933
2934     ; These two instructions don't alias:
2935     %0 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2936     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
2937
2938     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
2939     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
2940     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !5
2941     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
2942
2943     ; These two instructions don't alias (for domain !0, the set of scopes in
2944     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
2945     ; !alias.scope list):
2946     %2 = load float* %c, align 4, !alias.scope !6
2947     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
2948
2949 '``fpmath``' Metadata
2950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2951
2952 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2953 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2954 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2955 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2956 it. ULP is defined as follows:
2957
2958     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2959     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2960     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2961     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2962     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2963
2964 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2965 number representing the maximum relative error, for example:
2966
2967 .. code-block:: llvm
2968
2969     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2970
2971 '``range``' Metadata
2972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2973
2974 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2975 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2976 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2977 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2978 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2979 pair. Each pair has the following properties:
2980
2981 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2982 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2983 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2984 -  The range is allowed to wrap.
2985 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2986    ``a!=b``.
2987
2988 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2989 they must be non-contiguous.
2990
2991 Examples:
2992
2993 .. code-block:: llvm
2994
2995       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2996       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2997       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2998       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2999              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
3000     ...
3001     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
3002     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
3003     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
3004     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
3005
3006 '``llvm.loop``'
3007 ^^^^^^^^^^^^^^^
3008
3009 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
3010 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
3011 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
3012 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
3013 specified with the name ``llvm.loop``.
3014
3015 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
3016 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
3017 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
3018 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
3019 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
3020 constructs:
3021
3022 .. code-block:: llvm
3023
3024     !0 = metadata !{ metadata !0 }
3025     !1 = metadata !{ metadata !1 }
3026
3027 The loop identifier metadata can be used to specify additional
3028 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
3029 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
3030 suggests an unroll factor to the loop unroller:
3031
3032 .. code-block:: llvm
3033
3034       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
3035     ...
3036     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
3037     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3038
3039 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
3040 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3041
3042 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
3043 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
3044 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
3045 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
3046 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
3047 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
3048 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
3049 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
3050 in determining the safety of these transformations.
3051
3052 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
3053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3054
3055 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
3056 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
3057 second operand is an integer specifying the interleave count. For
3058 example:
3059
3060 .. code-block:: llvm
3061
3062    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.interleave.count", i32 4 }
3063
3064 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
3065 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
3066 then the interleave count will be determined automatically.
3067
3068 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
3069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3070
3071 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
3072 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
3073 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
3074 0 disables vectorization:
3075
3076 .. code-block:: llvm
3077
3078    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0 }
3079    !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1 }
3080
3081 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3083
3084 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
3085 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
3086 operand is an integer specifying the width. For example:
3087
3088 .. code-block:: llvm
3089
3090    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3091
3092 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3093 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
3094 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
3095 determined automatically.
3096
3097 '``llvm.loop.unroll``'
3098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3099
3100 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
3101 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
3102 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
3103 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
3104 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
3105 optimizer believes it is safe to do so.
3106
3107 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3109
3110 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
3111 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
3112 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
3113 example:
3114
3115 .. code-block:: llvm
3116
3117    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.count", i32 4 }
3118
3119 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
3120 will be partially unrolled.
3121
3122 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
3123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3124
3125 This metadata either disables loop unrolling. The metadata has a single operand
3126 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
3127
3128 .. code-block:: llvm
3129
3130    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.disable" }
3131
3132 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
3133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3134
3135 This metadata either suggests that the loop should be unrolled fully. The
3136 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.
3137 For example:
3138
3139 .. code-block:: llvm
3140
3141    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.unroll.full" }
3142
3143 '``llvm.mem``'
3144 ^^^^^^^^^^^^^^^
3145
3146 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
3147 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
3148
3149 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
3150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3151
3152 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
3153 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
3154 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
3155 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
3156 with the same loop identifier.
3157
3158 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
3159 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
3160 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
3161 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
3162 ``L2``.
3163
3164 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
3165 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
3166 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
3167 loop.  
3168
3169 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
3170 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
3171 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
3172 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
3173 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
3174 insert new memory instructions into the loop body).
3175
3176 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
3177 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
3178 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
3179
3180 .. code-block:: llvm
3181
3182    for.body:
3183      ...
3184      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3185      ...
3186      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3187      ...
3188      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
3189
3190    for.end:
3191    ...
3192    !0 = metadata !{ metadata !0 }
3193
3194 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
3195 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
3196 the loop identifier metadata node directly:
3197
3198 .. code-block:: llvm
3199
3200    outer.for.body:
3201      ...
3202      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3203      ...
3204      br label %inner.for.body
3205
3206    inner.for.body:
3207      ...
3208      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3209      ...
3210      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
3211      ...
3212      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
3213
3214    inner.for.end:
3215      ...
3216      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
3217      ...
3218      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
3219
3220    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
3221    ...
3222    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
3223    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
3224    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
3225
3226 Module Flags Metadata
3227 =====================
3228
3229 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3230 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3231 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3232 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3233 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3234 look it up.
3235
3236 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3237 Each triplet has the following form:
3238
3239 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3240    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3241    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3242    described below.
3243 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3244    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3245    including entries with the **Require** behavior).
3246 -  The third element is the value of the flag.
3247
3248 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3249 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3250 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3251 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3252 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3253 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3254
3255 The following behaviors are supported:
3256
3257 .. list-table::
3258    :header-rows: 1
3259    :widths: 10 90
3260
3261    * - Value
3262      - Behavior
3263
3264    * - 1
3265      - **Error**
3266            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3267            is that of the operands.
3268
3269    * - 2
3270      - **Warning**
3271            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3272            operand for the flag from the first module being linked.
3273
3274    * - 3
3275      - **Require**
3276            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3277            specified value after linking is performed. The value must be a
3278            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3279            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3280            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3281            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3282            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3283
3284    * - 4
3285      - **Override**
3286            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3287            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3288            differ, an error will be emitted.
3289
3290    * - 5
3291      - **Append**
3292            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3293
3294    * - 6
3295      - **AppendUnique**
3296            Appends the two values, which are required to be metadata
3297            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3298            during the append operation.
3299
3300 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3301 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3302 value) or **Override**.
3303
3304 An example of module flags:
3305
3306 .. code-block:: llvm
3307
3308     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3309     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3310     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3311     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3312       metadata !{
3313         metadata !"foo", i32 1
3314       }
3315     }
3316     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3317
3318 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3319    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3320    values are not equal.
3321
3322 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3323    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3324    '37'.
3325
3326 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3327    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3328    warning if their values are not equal.
3329
3330 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3331
3332    ::
3333
3334        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3335
3336    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3337    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3338    performed.
3339
3340 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3341 ----------------------------------------------------
3342
3343 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3344 collection in a special section called "image info". The metadata
3345 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3346 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3347 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3348 be merged rather than appended together.
3349
3350 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3351 following key-value pairs:
3352
3353 .. list-table::
3354    :header-rows: 1
3355    :widths: 30 70
3356
3357    * - Key
3358      - Value
3359
3360    * - ``Objective-C Version``
3361      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3362
3363    * - ``Objective-C Image Info Version``
3364      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3365        always 0.
3366
3367    * - ``Objective-C Image Info Section``
3368      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3369        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3370        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3371        Objective-C ABI version 2.
3372
3373    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3374      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3375        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3376        collection supported.
3377
3378    * - ``Objective-C GC Only``
3379      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3380        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3381        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3382
3383 Some important flag interactions:
3384
3385 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3386    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3387    2, then the resulting module has the
3388    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3389 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3390    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3391
3392 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3393 --------------------------------------------
3394
3395 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3396 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3397 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3398 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3399
3400 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3401 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3402 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3403 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3404 list of metadata strings defining linker options.
3405
3406 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3407 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3408 framework::
3409
3410     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3411        metadata !{
3412           metadata !{ metadata !"-lz" },
3413           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3414     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3415
3416 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3417 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3418 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3419 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3420 assembly writer or object file emitter.
3421
3422 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3423 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3424 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3425
3426 C type width Module Flags Metadata
3427 ----------------------------------
3428
3429 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3430 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3431 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3432 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3433 width.
3434
3435 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3436 flags metadata, using the following key-value pairs:
3437
3438 .. list-table::
3439    :header-rows: 1
3440    :widths: 30 70
3441
3442    * - Key
3443      - Value
3444
3445    * - short_wchar
3446      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3447        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3448
3449    * - short_enum
3450      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3451        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3452          represent all of its values.
3453
3454 For example, the following metadata section specifies that the module was
3455 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3456 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3457
3458     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3459     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3460     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3461
3462 .. _intrinsicglobalvariables:
3463
3464 Intrinsic Global Variables
3465 ==========================
3466
3467 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3468 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3469 All globals of this sort should have a section specified as
3470 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3471 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3472
3473 .. _gv_llvmused:
3474
3475 The '``llvm.used``' Global Variable
3476 -----------------------------------
3477
3478 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3479 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3480 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3481 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3482 use of it is:
3483
3484 .. code-block:: llvm
3485
3486     @X = global i8 4
3487     @Y = global i32 123
3488
3489     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3490        i8* @X,
3491        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3492     ], section "llvm.metadata"
3493
3494 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3495 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3496 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3497 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3498 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3499 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3500 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3501
3502 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3503 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3504 molesting the symbol.
3505
3506 .. _gv_llvmcompilerused:
3507
3508 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3509 --------------------------------------------
3510
3511 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3512 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3513 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3514 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3515 by ``@llvm.used``.
3516
3517 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3518 and should not be exposed to source languages.
3519
3520 .. _gv_llvmglobalctors:
3521
3522 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3523 -------------------------------------------
3524
3525 .. code-block:: llvm
3526
3527     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3528     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3529
3530 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3531 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3532 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3533 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3534 functions with the same priority is not defined.
3535
3536 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3537 or function, the initializer function will only run if the associated
3538 data from the current module is not discarded.
3539
3540 .. _llvmglobaldtors:
3541
3542 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3543 -------------------------------------------
3544
3545 .. code-block:: llvm
3546
3547     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3548     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3549
3550 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3551 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3552 The functions referenced by this array will be called in descending
3553 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3554 order of functions with the same priority is not defined.
3555
3556 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3557 or function, the destructor function will only run if the associated
3558 data from the current module is not discarded.
3559
3560 Instruction Reference
3561 =====================
3562
3563 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3564 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3565 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3566 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3567 :ref:`other instructions <otherops>`.
3568
3569 .. _terminators:
3570
3571 Terminator Instructions
3572 -----------------------
3573
3574 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3575 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3576 block should be executed after the current block is finished. These
3577 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3578 control flow, not values (the one exception being the
3579 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3580
3581 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3582 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3583 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3584 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3585
3586 .. _i_ret:
3587
3588 '``ret``' Instruction
3589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3590
3591 Syntax:
3592 """""""
3593
3594 ::
3595
3596       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3597       ret void                 ; Return from void function
3598
3599 Overview:
3600 """""""""
3601
3602 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3603 a value) from a function back to the caller.
3604
3605 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3606 value and then causes control flow, and one that just causes control
3607 flow to occur.
3608
3609 Arguments:
3610 """"""""""
3611
3612 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3613 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3614 class <t_firstclass>`' type.
3615
3616 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3617 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3618 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3619 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3620 value.
3621
3622 Semantics:
3623 """"""""""
3624
3625 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3626 the calling function's context. If the caller is a
3627 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3628 instruction after the call. If the caller was an
3629 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3630 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3631 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3632 value.
3633
3634 Example:
3635 """"""""
3636
3637 .. code-block:: llvm
3638
3639       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3640       ret void                        ; Return from a void function
3641       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3642
3643 .. _i_br:
3644
3645 '``br``' Instruction
3646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3647
3648 Syntax:
3649 """""""
3650
3651 ::
3652
3653       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3654       br label <dest>          ; Unconditional branch
3655
3656 Overview:
3657 """""""""
3658
3659 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3660 different basic block in the current function. There are two forms of
3661 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3662 unconditional branch.
3663
3664 Arguments:
3665 """"""""""
3666
3667 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3668 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3669 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3670
3671 Semantics:
3672 """"""""""
3673
3674 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3675 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3676 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3677 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3678
3679 Example:
3680 """"""""
3681
3682 .. code-block:: llvm
3683
3684     Test:
3685       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3686       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3687     IfEqual:
3688       ret i32 1
3689     IfUnequal:
3690       ret i32 0
3691
3692 .. _i_switch:
3693
3694 '``switch``' Instruction
3695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3696
3697 Syntax:
3698 """""""
3699
3700 ::
3701
3702       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3703
3704 Overview:
3705 """""""""
3706
3707 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3708 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3709 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3710 destinations.
3711
3712 Arguments:
3713 """"""""""
3714
3715 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3716 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3717 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3718 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3719
3720 Semantics:
3721 """"""""""
3722
3723 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3724 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3725 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3726 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3727 to the default destination.
3728
3729 Implementation:
3730 """""""""""""""
3731
3732 Depending on properties of the target machine and the particular
3733 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3734 different ways. For example, it could be generated as a series of
3735 chained conditional branches or with a lookup table.
3736
3737 Example:
3738 """"""""
3739
3740 .. code-block:: llvm
3741
3742      ; Emulate a conditional br instruction
3743      %Val = zext i1 %value to i32
3744      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3745
3746      ; Emulate an unconditional br instruction
3747      switch i32 0, label %dest [ ]
3748
3749      ; Implement a jump table:
3750      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3751                                          i32 1, label %onone
3752                                          i32 2, label %ontwo ]
3753
3754 .. _i_indirectbr:
3755
3756 '``indirectbr``' Instruction
3757 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3758
3759 Syntax:
3760 """""""
3761
3762 ::
3763
3764       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3765
3766 Overview:
3767 """""""""
3768
3769 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3770 label within the current function, whose address is specified by
3771 "``address``". Address must be derived from a
3772 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3773
3774 Arguments:
3775 """"""""""
3776
3777 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3778 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3779 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3780 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3781
3782 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3783 accurate understanding of the CFG.
3784
3785 Semantics:
3786 """"""""""
3787
3788 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3789 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3790 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3791 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3792
3793 Implementation:
3794 """""""""""""""
3795
3796 This is typically implemented with a jump through a register.
3797
3798 Example:
3799 """"""""
3800
3801 .. code-block:: llvm
3802
3803      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3804
3805 .. _i_invoke:
3806
3807 '``invoke``' Instruction
3808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3809
3810 Syntax:
3811 """""""
3812
3813 ::
3814
3815       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3816                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3817
3818 Overview:
3819 """""""""
3820
3821 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3822 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3823 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3824 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3825 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3826 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3827 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3828 nearest "exception" label.
3829
3830 The '``exception``' label is a `landing
3831 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3832 '``exception``' label is required to have the
3833 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3834 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3835 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3836 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3837 instruction, so that the important information contained within the
3838 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3839
3840 Arguments:
3841 """"""""""
3842
3843 This instruction requires several arguments:
3844
3845 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3846    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3847    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3848 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3849    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3850    are valid here.
3851 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3852    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3853    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3854    branching off an arbitrary pointer to function value.
3855 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3856    function to be invoked.
3857 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3858    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3859    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3860    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3861    extra arguments can be specified.
3862 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3863    executes a '``ret``' instruction.
3864 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3865    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3866    mechanism.
3867 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3868    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3869    attributes are valid here.
3870
3871 Semantics:
3872 """"""""""
3873
3874 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3875 instruction in most regards. The primary difference is that it
3876 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3877 library to unwind the stack.
3878
3879 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3880 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3881 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3882 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3883
3884 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3885 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3886 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3887 return value is available.
3888
3889 Example:
3890 """"""""
3891
3892 .. code-block:: llvm
3893
3894       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3895                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3896       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3897                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3898
3899 .. _i_resume:
3900
3901 '``resume``' Instruction
3902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3903
3904 Syntax:
3905 """""""
3906
3907 ::
3908
3909       resume <type> <value>
3910
3911 Overview:
3912 """""""""
3913
3914 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3915 successors.
3916
3917 Arguments:
3918 """"""""""
3919
3920 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3921 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3922 function.
3923
3924 Semantics:
3925 """"""""""
3926
3927 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3928 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3929 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3930
3931 Example:
3932 """"""""
3933
3934 .. code-block:: llvm
3935
3936       resume { i8*, i32 } %exn
3937
3938 .. _i_unreachable:
3939
3940 '``unreachable``' Instruction
3941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3942
3943 Syntax:
3944 """""""
3945
3946 ::
3947
3948       unreachable
3949
3950 Overview:
3951 """""""""
3952
3953 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3954 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3955 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3956 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3957
3958 Semantics:
3959 """"""""""
3960
3961 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3962
3963 .. _binaryops:
3964
3965 Binary Operations
3966 -----------------
3967
3968 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3969 They require two operands of the same type, execute an operation on
3970 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3971 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3972 result value has the same type as its operands.
3973
3974 There are several different binary operators:
3975
3976 .. _i_add:
3977
3978 '``add``' Instruction
3979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3980
3981 Syntax:
3982 """""""
3983
3984 ::
3985
3986       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3987       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3988       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3989       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3990
3991 Overview:
3992 """""""""
3993
3994 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3995
3996 Arguments:
3997 """"""""""
3998
3999 The two arguments to the '``add``' instruction must be
4000 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4001 arguments must have identical types.
4002
4003 Semantics:
4004 """"""""""
4005
4006 The value produced is the integer sum of the two operands.
4007
4008 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
4009 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4010 the result.
4011
4012 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4013 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4014
4015 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4016 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4017 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4018 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4019
4020 Example:
4021 """"""""
4022
4023 .. code-block:: llvm
4024
4025       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
4026
4027 .. _i_fadd:
4028
4029 '``fadd``' Instruction
4030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4031
4032 Syntax:
4033 """""""
4034
4035 ::
4036
4037       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4038
4039 Overview:
4040 """""""""
4041
4042 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
4043
4044 Arguments:
4045 """"""""""
4046
4047 The two arguments to the '``fadd``' 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 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
4055 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
4056 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
4057 optimizations:
4058
4059 Example:
4060 """"""""
4061
4062 .. code-block:: llvm
4063
4064       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
4065
4066 '``sub``' Instruction
4067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4068
4069 Syntax:
4070 """""""
4071
4072 ::
4073
4074       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4075       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4076       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4077       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4078
4079 Overview:
4080 """""""""
4081
4082 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
4083
4084 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
4085 instruction present in most other intermediate representations.
4086
4087 Arguments:
4088 """"""""""
4089
4090 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
4091 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4092 arguments must have identical types.
4093
4094 Semantics:
4095 """"""""""
4096
4097 The value produced is the integer difference of the two operands.
4098
4099 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
4100 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
4101 the result.
4102
4103 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
4104 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
4105
4106 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4107 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4108 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4109 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4110
4111 Example:
4112 """"""""
4113
4114 .. code-block:: llvm
4115
4116       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
4117       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
4118
4119 .. _i_fsub:
4120
4121 '``fsub``' Instruction
4122 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4123
4124 Syntax:
4125 """""""
4126
4127 ::
4128
4129       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4130
4131 Overview:
4132 """""""""
4133
4134 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
4135
4136 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
4137 instruction present in most other intermediate representations.
4138
4139 Arguments:
4140 """"""""""
4141
4142 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
4143 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4144 Both arguments must have identical types.
4145
4146 Semantics:
4147 """"""""""
4148
4149 The value produced is the floating point difference of the two operands.
4150 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4151 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4152 unsafe floating point optimizations:
4153
4154 Example:
4155 """"""""
4156
4157 .. code-block:: llvm
4158
4159       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
4160       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
4161
4162 '``mul``' Instruction
4163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4164
4165 Syntax:
4166 """""""
4167
4168 ::
4169
4170       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
4171       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4172       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
4173       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
4174
4175 Overview:
4176 """""""""
4177
4178 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
4179
4180 Arguments:
4181 """"""""""
4182
4183 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
4184 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4185 arguments must have identical types.
4186
4187 Semantics:
4188 """"""""""
4189
4190 The value produced is the integer product of the two operands.
4191
4192 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4193 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4194 bit width of the result.
4195
4196 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4197 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4198 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4199 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4200 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4201 product.
4202
4203 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4204 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4205 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4206 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4207
4208 Example:
4209 """"""""
4210
4211 .. code-block:: llvm
4212
4213       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4214
4215 .. _i_fmul:
4216
4217 '``fmul``' Instruction
4218 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4219
4220 Syntax:
4221 """""""
4222
4223 ::
4224
4225       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4226
4227 Overview:
4228 """""""""
4229
4230 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4231
4232 Arguments:
4233 """"""""""
4234
4235 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4236 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4237 Both arguments must have identical types.
4238
4239 Semantics:
4240 """"""""""
4241
4242 The value produced is the floating point product of the two operands.
4243 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4244 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4245 unsafe floating point optimizations:
4246
4247 Example:
4248 """"""""
4249
4250 .. code-block:: llvm
4251
4252       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4253
4254 '``udiv``' Instruction
4255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4256
4257 Syntax:
4258 """""""
4259
4260 ::
4261
4262       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4263       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4264
4265 Overview:
4266 """""""""
4267
4268 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4269
4270 Arguments:
4271 """"""""""
4272
4273 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4274 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4275 arguments must have identical types.
4276
4277 Semantics:
4278 """"""""""
4279
4280 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4281
4282 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4283 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4284
4285 Division by zero leads to undefined behavior.
4286
4287 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4288 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4289 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4290
4291 Example:
4292 """"""""
4293
4294 .. code-block:: llvm
4295
4296       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4297
4298 '``sdiv``' Instruction
4299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4300
4301 Syntax:
4302 """""""
4303
4304 ::
4305
4306       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4307       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4308
4309 Overview:
4310 """""""""
4311
4312 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4313
4314 Arguments:
4315 """"""""""
4316
4317 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4318 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4319 arguments must have identical types.
4320
4321 Semantics:
4322 """"""""""
4323
4324 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4325 rounded towards zero.
4326
4327 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4328 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4329
4330 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4331 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4332 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4333
4334 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4335 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4336
4337 Example:
4338 """"""""
4339
4340 .. code-block:: llvm
4341
4342       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4343
4344 .. _i_fdiv:
4345
4346 '``fdiv``' Instruction
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4348
4349 Syntax:
4350 """""""
4351
4352 ::
4353
4354       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4355
4356 Overview:
4357 """""""""
4358
4359 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4360
4361 Arguments:
4362 """"""""""
4363
4364 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4365 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4366 Both arguments must have identical types.
4367
4368 Semantics:
4369 """"""""""
4370
4371 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4372 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4373 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4374 unsafe floating point optimizations:
4375
4376 Example:
4377 """"""""
4378
4379 .. code-block:: llvm
4380
4381       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4382
4383 '``urem``' Instruction
4384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4385
4386 Syntax:
4387 """""""
4388
4389 ::
4390
4391       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4392
4393 Overview:
4394 """""""""
4395
4396 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4397 division of its two arguments.
4398
4399 Arguments:
4400 """"""""""
4401
4402 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4403 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4404 arguments must have identical types.
4405
4406 Semantics:
4407 """"""""""
4408
4409 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4410 This instruction always performs an unsigned division to get the
4411 remainder.
4412
4413 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4414 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4415
4416 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4417
4418 Example:
4419 """"""""
4420
4421 .. code-block:: llvm
4422
4423       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4424
4425 '``srem``' Instruction
4426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4427
4428 Syntax:
4429 """""""
4430
4431 ::
4432
4433       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4434
4435 Overview:
4436 """""""""
4437
4438 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4439 division of its two operands. This instruction can also take
4440 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4441 must be integers.
4442
4443 Arguments:
4444 """"""""""
4445
4446 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4447 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4448 arguments must have identical types.
4449
4450 Semantics:
4451 """"""""""
4452
4453 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4454 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4455 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4456 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4457 difference, see `The Math
4458 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4459 table of how this is implemented in various languages, please see
4460 `Wikipedia: modulo
4461 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4462
4463 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4464 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4465
4466 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4467 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4468 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4469 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4470 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4471 result of the division and the remainder.)
4472
4473 Example:
4474 """"""""
4475
4476 .. code-block:: llvm
4477
4478       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4479
4480 .. _i_frem:
4481
4482 '``frem``' Instruction
4483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4484
4485 Syntax:
4486 """""""
4487
4488 ::
4489
4490       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4491
4492 Overview:
4493 """""""""
4494
4495 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4496 its two operands.
4497
4498 Arguments:
4499 """"""""""
4500
4501 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4502 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4503 Both arguments must have identical types.
4504
4505 Semantics:
4506 """"""""""
4507
4508 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4509 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4510 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4511 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4512
4513 Example:
4514 """"""""
4515
4516 .. code-block:: llvm
4517
4518       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4519
4520 .. _bitwiseops:
4521
4522 Bitwise Binary Operations
4523 -------------------------
4524
4525 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4526 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4527 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4528 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4529 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4530
4531 '``shl``' Instruction
4532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4533
4534 Syntax:
4535 """""""
4536
4537 ::
4538
4539       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4540       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4541       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4542       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4543
4544 Overview:
4545 """""""""
4546
4547 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4548 a specified number of bits.
4549
4550 Arguments:
4551 """"""""""
4552
4553 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4554 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4555 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4556
4557 Semantics:
4558 """"""""""
4559
4560 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4561 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4562 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4563 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4564 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4565 in ``op2``.
4566
4567 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4568 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4569 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4570 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4571 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4572 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4573 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4574
4575 Example:
4576 """"""""
4577
4578 .. code-block:: llvm
4579
4580       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4581       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4582       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4583       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4584       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4585
4586 '``lshr``' Instruction
4587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4588
4589 Syntax:
4590 """""""
4591
4592 ::
4593
4594       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4595       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4596
4597 Overview:
4598 """""""""
4599
4600 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4601 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4602
4603 Arguments:
4604 """"""""""
4605
4606 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4607 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4608 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4609
4610 Semantics:
4611 """"""""""
4612
4613 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4614 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4615 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4616 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4617 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4618 corresponding shift amount in ``op2``.
4619
4620 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4621 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4622 non-zero.
4623
4624 Example:
4625 """"""""
4626
4627 .. code-block:: llvm
4628
4629       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4630       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4631       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4632       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4633       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4634       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4635
4636 '``ashr``' Instruction
4637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4638
4639 Syntax:
4640 """""""
4641
4642 ::
4643
4644       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4645       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4646
4647 Overview:
4648 """""""""
4649
4650 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4651 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4652 extension.
4653
4654 Arguments:
4655 """"""""""
4656
4657 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4658 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4659 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4660
4661 Semantics:
4662 """"""""""
4663
4664 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4665 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4666 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4667 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4668 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4669 corresponding shift amount in ``op2``.
4670
4671 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4672 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4673 non-zero.
4674
4675 Example:
4676 """"""""
4677
4678 .. code-block:: llvm
4679
4680       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4681       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4682       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4683       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4684       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4685       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4686
4687 '``and``' Instruction
4688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4689
4690 Syntax:
4691 """""""
4692
4693 ::
4694
4695       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4696
4697 Overview:
4698 """""""""
4699
4700 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4701 operands.
4702
4703 Arguments:
4704 """"""""""
4705
4706 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4707 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4708 arguments must have identical types.
4709
4710 Semantics:
4711 """"""""""
4712
4713 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4714
4715 +-----+-----+-----+
4716 | In0 | In1 | Out |
4717 +-----+-----+-----+
4718 |   0 |   0 |   0 |
4719 +-----+-----+-----+
4720 |   0 |   1 |   0 |
4721 +-----+-----+-----+
4722 |   1 |   0 |   0 |
4723 +-----+-----+-----+
4724 |   1 |   1 |   1 |
4725 +-----+-----+-----+
4726
4727 Example:
4728 """"""""
4729
4730 .. code-block:: llvm
4731
4732       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4733       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4734       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4735
4736 '``or``' Instruction
4737 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4738
4739 Syntax:
4740 """""""
4741
4742 ::
4743
4744       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4745
4746 Overview:
4747 """""""""
4748
4749 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4750 two operands.
4751
4752 Arguments:
4753 """"""""""
4754
4755 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4756 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4757 arguments must have identical types.
4758
4759 Semantics:
4760 """"""""""
4761
4762 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4763
4764 +-----+-----+-----+
4765 | In0 | In1 | Out |
4766 +-----+-----+-----+
4767 |   0 |   0 |   0 |
4768 +-----+-----+-----+
4769 |   0 |   1 |   1 |
4770 +-----+-----+-----+
4771 |   1 |   0 |   1 |
4772 +-----+-----+-----+
4773 |   1 |   1 |   1 |
4774 +-----+-----+-----+
4775
4776 Example:
4777 """"""""
4778
4779 ::
4780
4781       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4782       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4783       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4784
4785 '``xor``' Instruction
4786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4787
4788 Syntax:
4789 """""""
4790
4791 ::
4792
4793       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4794
4795 Overview:
4796 """""""""
4797
4798 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4799 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4800 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4801
4802 Arguments:
4803 """"""""""
4804
4805 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4806 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4807 arguments must have identical types.
4808
4809 Semantics:
4810 """"""""""
4811
4812 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4813
4814 +-----+-----+-----+
4815 | In0 | In1 | Out |
4816 +-----+-----+-----+
4817 |   0 |   0 |   0 |
4818 +-----+-----+-----+
4819 |   0 |   1 |   1 |
4820 +-----+-----+-----+
4821 |   1 |   0 |   1 |
4822 +-----+-----+-----+
4823 |   1 |   1 |   0 |
4824 +-----+-----+-----+
4825
4826 Example:
4827 """"""""
4828
4829 .. code-block:: llvm
4830
4831       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4832       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4833       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4834       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4835
4836 Vector Operations
4837 -----------------
4838
4839 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4840 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4841 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4842 While LLVM does directly support these vector operations, many
4843 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4844 take full advantage of a specific target.
4845
4846 .. _i_extractelement:
4847
4848 '``extractelement``' Instruction
4849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4850
4851 Syntax:
4852 """""""
4853
4854 ::
4855
4856       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4857
4858 Overview:
4859 """""""""
4860
4861 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4862 from a vector at a specified index.
4863
4864 Arguments:
4865 """"""""""
4866
4867 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4868 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4869 the position from which to extract the element. The index may be a
4870 variable of any integer type.
4871
4872 Semantics:
4873 """"""""""
4874
4875 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4876 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4877 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4878
4879 Example:
4880 """"""""
4881
4882 .. code-block:: llvm
4883
4884       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4885
4886 .. _i_insertelement:
4887
4888 '``insertelement``' Instruction
4889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4890
4891 Syntax:
4892 """""""
4893
4894 ::
4895
4896       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4897
4898 Overview:
4899 """""""""
4900
4901 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4902 vector at a specified index.
4903
4904 Arguments:
4905 """"""""""
4906
4907 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4908 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4909 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4910 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4911 index may be a variable of any integer type.
4912
4913 Semantics:
4914 """"""""""
4915
4916 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4917 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4918 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4919 undefined.
4920
4921 Example:
4922 """"""""
4923
4924 .. code-block:: llvm
4925
4926       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4927
4928 .. _i_shufflevector:
4929
4930 '``shufflevector``' Instruction
4931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4932
4933 Syntax:
4934 """""""
4935
4936 ::
4937
4938       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4939
4940 Overview:
4941 """""""""
4942
4943 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4944 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4945 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4946
4947 Arguments:
4948 """"""""""
4949
4950 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4951 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4952 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4953 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4954 same as the element type of the first two operands.
4955
4956 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4957 constant integer or undef values.
4958
4959 Semantics:
4960 """"""""""
4961
4962 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4963 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4964 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4965 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4966 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4967 only one vector.
4968
4969 Example:
4970 """"""""
4971
4972 .. code-block:: llvm
4973
4974       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4975                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4976       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4977                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4978       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4979                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4980       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4981                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4982
4983 Aggregate Operations
4984 --------------------
4985
4986 LLVM supports several instructions for working with
4987 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4988
4989 .. _i_extractvalue:
4990
4991 '``extractvalue``' Instruction
4992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4993
4994 Syntax:
4995 """""""
4996
4997 ::
4998
4999       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
5000
5001 Overview:
5002 """""""""
5003
5004 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
5005 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5006
5007 Arguments:
5008 """"""""""
5009
5010 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
5011 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
5012 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
5013 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
5014
5015 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
5016
5017 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
5018    omitted and assumed to be zero.
5019 -  At least one index must be specified.
5020 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 The result is the value at the position in the aggregate specified by
5026 the index operands.
5027
5028 Example:
5029 """"""""
5030
5031 .. code-block:: llvm
5032
5033       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
5034
5035 .. _i_insertvalue:
5036
5037 '``insertvalue``' Instruction
5038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5039
5040 Syntax:
5041 """""""
5042
5043 ::
5044
5045       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
5046
5047 Overview:
5048 """""""""
5049
5050 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
5051 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
5052
5053 Arguments:
5054 """"""""""
5055
5056 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
5057 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
5058 a first-class value to insert. The following operands are constant
5059 indices indicating the position at which to insert the value in a
5060 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
5061 to insert must have the same type as the value identified by the
5062 indices.
5063
5064 Semantics:
5065 """"""""""
5066
5067 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
5068 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
5069 indices is that of ``elt``.
5070
5071 Example:
5072 """"""""
5073
5074 .. code-block:: llvm
5075
5076       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
5077       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
5078       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
5079
5080 .. _memoryops:
5081
5082 Memory Access and Addressing Operations
5083 ---------------------------------------
5084
5085 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
5086 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
5087 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
5088 memory in LLVM.
5089
5090 .. _i_alloca:
5091
5092 '``alloca``' Instruction
5093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5094
5095 Syntax:
5096 """""""
5097
5098 ::
5099
5100       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
5101
5102 Overview:
5103 """""""""
5104
5105 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
5106 currently executing function, to be automatically released when this
5107 function returns to its caller. The object is always allocated in the
5108 generic address space (address space zero).
5109
5110 Arguments:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
5114 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
5115 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
5116 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
5117 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
5118 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
5119 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
5120 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
5121 boundary compatible with the type.
5122
5123 '``type``' may be any sized type.
5124
5125 Semantics:
5126 """"""""""
5127
5128 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
5129 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
5130 memory is automatically released when the function returns. The
5131 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
5132 variables that must have an address available. When the function returns
5133 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
5134 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
5135 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
5136 is not specified.
5137
5138 Example:
5139 """"""""
5140
5141 .. code-block:: llvm
5142
5143       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
5144       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
5145       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
5146       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
5147
5148 .. _i_load:
5149
5150 '``load``' Instruction
5151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5152
5153 Syntax:
5154 """""""
5155
5156 ::
5157
5158       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
5159       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
5160       !<index> = !{ i32 1 }
5161
5162 Overview:
5163 """""""""
5164
5165 The '``load``' instruction is used to read from memory.
5166
5167 Arguments:
5168 """"""""""
5169
5170 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
5171 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
5172 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
5173 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5174 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
5175 operations <volatile>`.
5176
5177 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5178 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5179 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
5180 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5181 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5182 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5183 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5184 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
5185 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
5186 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
5187 any defined semantics for atomic loads.
5188
5189 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5190 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5191 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5192 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5193 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5194 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5195 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
5196 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5197
5198 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5199 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5200 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5201 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5202 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5203 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5204 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5205
5206 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5207 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5208 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5209 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5210 address points to memory which does not change value during program
5211 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5212 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5213
5214 Semantics:
5215 """"""""""
5216
5217 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5218 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5219 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5220 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5221 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5222 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5223 written using a store of the same type.
5224
5225 Examples:
5226 """""""""
5227
5228 .. code-block:: llvm
5229
5230       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5231       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5232       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5233
5234 .. _i_store:
5235
5236 '``store``' Instruction
5237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5238
5239 Syntax:
5240 """""""
5241
5242 ::
5243
5244       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5245       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5246
5247 Overview:
5248 """""""""
5249
5250 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5251
5252 Arguments:
5253 """"""""""
5254
5255 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5256 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5257 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5258 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5259 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5260 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5261 operations <volatile>`.
5262
5263 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5264 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5265 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5266 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5267 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5268 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5269 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5270 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5271 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5272 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5273 have any defined semantics for atomic stores.
5274
5275 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5276 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5277 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5278 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5279 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5280 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5281 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5282 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
5283
5284 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5285 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5286 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5287 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5288 be reused in the cache. The code generator may select special
5289 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5290 x86.
5291
5292 Semantics:
5293 """"""""""
5294
5295 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5296 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5297 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5298 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5299 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5300 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5301 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5302 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5303
5304 Example:
5305 """"""""
5306
5307 .. code-block:: llvm
5308
5309       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5310       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5311       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5312
5313 .. _i_fence:
5314
5315 '``fence``' Instruction
5316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5317
5318 Syntax:
5319 """""""
5320
5321 ::
5322
5323       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5324
5325 Overview:
5326 """""""""
5327
5328 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5329 between operations.
5330
5331 Arguments:
5332 """"""""""
5333
5334 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5335 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5336 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5337
5338 Semantics:
5339 """"""""""
5340
5341 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5342 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5343 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5344 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5345 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5346 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5347 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5348 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5349 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5350 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5351 *happens-before* edge.
5352
5353 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5354 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5355 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5356
5357 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5358 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5359 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5360
5361 Example:
5362 """"""""
5363
5364 .. code-block:: llvm
5365
5366       fence acquire                          ; yields void
5367       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5368
5369 .. _i_cmpxchg:
5370
5371 '``cmpxchg``' Instruction
5372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5373
5374 Syntax:
5375 """""""
5376
5377 ::
5378
5379       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5380
5381 Overview:
5382 """""""""
5383
5384 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5385 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5386 equal, it tries to store a new value into the memory.
5387
5388 Arguments:
5389 """"""""""
5390
5391 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5392 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5393 address, and a new value to place at that address if the compared values
5394 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5395 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5396 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5397 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5398 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5399 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5400 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5401
5402 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5403 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5404 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5405 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5406 ``release`` or ``acq_rel``.
5407
5408 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5409 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5410 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5411 respect to all other code in the system.
5412
5413 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5414 equal to the size in memory of the operand.
5415
5416 Semantics:
5417 """"""""""
5418
5419 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5420 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5421 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5422 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5423
5424 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5425 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5426 matched.
5427
5428 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5429 if the value loaded equals ``cmp``.
5430
5431 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5432 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5433 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5434
5435 Example:
5436 """"""""
5437
5438 .. code-block:: llvm
5439
5440     entry:
5441       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5442       br label %loop
5443
5444     loop:
5445       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5446       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5447       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5448       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5449       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5450       br i1 %success, label %done, label %loop
5451
5452     done:
5453       ...
5454
5455 .. _i_atomicrmw:
5456
5457 '``atomicrmw``' Instruction
5458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5459
5460 Syntax:
5461 """""""
5462
5463 ::
5464
5465       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5466
5467 Overview:
5468 """""""""
5469
5470 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5471
5472 Arguments:
5473 """"""""""
5474
5475 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5476 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5477 operation. The operation must be one of the following keywords:
5478
5479 -  xchg
5480 -  add
5481 -  sub
5482 -  and
5483 -  nand
5484 -  or
5485 -  xor
5486 -  max
5487 -  min
5488 -  umax
5489 -  umin
5490
5491 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5492 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5493 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5494 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5495 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5496 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5497 operations <volatile>`.
5498
5499 Semantics:
5500 """"""""""
5501
5502 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5503 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5504 value at the location is returned. The modification is specified by the
5505 operation argument:
5506
5507 -  xchg: ``*ptr = val``
5508 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5509 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5510 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5511 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5512 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5513 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5514 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5515 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5516 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5517    comparison)
5518 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5519    comparison)
5520
5521 Example:
5522 """"""""
5523
5524 .. code-block:: llvm
5525
5526       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5527
5528 .. _i_getelementptr:
5529
5530 '``getelementptr``' Instruction
5531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5532
5533 Syntax:
5534 """""""
5535
5536 ::
5537
5538       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5539       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5540       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5541
5542 Overview:
5543 """""""""
5544
5545 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5546 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5547 address calculation only and does not access memory.
5548
5549 Arguments:
5550 """"""""""
5551
5552 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5553 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5554 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5555 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5556 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5557 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5558 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5559 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5560 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5561 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5562 would require loading the pointer before continuing calculation.
5563
5564 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5565 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5566 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5567 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5568 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5569 required to be constant. These integers are treated as signed values
5570 where relevant.
5571
5572 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5573 to LLVM:
5574
5575 .. code-block:: c
5576
5577     struct RT {
5578       char A;
5579       int B[10][20];
5580       char C;
5581     };
5582     struct ST {
5583       int X;
5584       double Y;
5585       struct RT Z;
5586     };
5587
5588     int *foo(struct ST *s) {
5589       return &s[1].Z.B[5][13];
5590     }
5591
5592 The LLVM code generated by Clang is:
5593
5594 .. code-block:: llvm
5595
5596     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5597     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5598
5599     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5600     entry:
5601       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5602       ret i32* %arrayidx
5603     }
5604
5605 Semantics:
5606 """"""""""
5607
5608 In the example above, the first index is indexing into the
5609 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5610 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5611 indexes into the third element of the structure, yielding a
5612 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5613 structure. The third index indexes into the second element of the
5614 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5615 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5616 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5617 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5618
5619 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5620 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5621 for the given testcase is equivalent to:
5622
5623 .. code-block:: llvm
5624
5625     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5626       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5627       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5628       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5629       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5630       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5631       ret i32* %t5
5632     }
5633
5634 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5635 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5636 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5637 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5638 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5639 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5640 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5641 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5642 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5643 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5644
5645 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5646 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5647 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5648 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5649 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5650 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5651 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5652 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5653 information.
5654
5655 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5656 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5657
5658 Example:
5659 """"""""
5660
5661 .. code-block:: llvm
5662
5663         ; yields [12 x i8]*:aptr
5664         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5665         ; yields i8*:vptr
5666         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5667         ; yields i8*:eptr
5668         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5669         ; yields i32*:iptr
5670         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5671
5672 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5673 must be a vector with the same number of elements. For example:
5674
5675 .. code-block:: llvm
5676
5677      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5678
5679 Conversion Operations
5680 ---------------------
5681
5682 The instructions in this category are the conversion instructions
5683 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5684 various bit conversions on the operand.
5685
5686 '``trunc .. to``' Instruction
5687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5688
5689 Syntax:
5690 """""""
5691
5692 ::
5693
5694       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5695
5696 Overview:
5697 """""""""
5698
5699 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5700
5701 Arguments:
5702 """"""""""
5703
5704 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5705 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5706 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5707 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5708 types are not allowed.
5709
5710 Semantics:
5711 """"""""""
5712
5713 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5714 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5715 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5716 It will always truncate bits.
5717
5718 Example:
5719 """"""""
5720
5721 .. code-block:: llvm
5722
5723       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5724       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5725       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5726       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5727
5728 '``zext .. to``' Instruction
5729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5730
5731 Syntax:
5732 """""""
5733
5734 ::
5735
5736       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5737
5738 Overview:
5739 """""""""
5740
5741 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5742
5743 Arguments:
5744 """"""""""
5745
5746 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5747 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5748 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5749 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5750
5751 Semantics:
5752 """"""""""
5753
5754 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5755 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5756
5757 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5758
5759 Example:
5760 """"""""
5761
5762 .. code-block:: llvm
5763
5764       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5765       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5766       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5767
5768 '``sext .. to``' Instruction
5769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5770
5771 Syntax:
5772 """""""
5773
5774 ::
5775
5776       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5777
5778 Overview:
5779 """""""""
5780
5781 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5782
5783 Arguments:
5784 """"""""""
5785
5786 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5787 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5788 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5789 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5790
5791 Semantics:
5792 """"""""""
5793
5794 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5795 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5796 of the type ``ty2``.
5797
5798 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5799
5800 Example:
5801 """"""""
5802
5803 .. code-block:: llvm
5804
5805       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5806       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5807       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5808
5809 '``fptrunc .. to``' Instruction
5810 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5811
5812 Syntax:
5813 """""""
5814
5815 ::
5816
5817       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5818
5819 Overview:
5820 """""""""
5821
5822 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5823
5824 Arguments:
5825 """"""""""
5826
5827 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5828 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5829 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5830 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5831
5832 Semantics:
5833 """"""""""
5834
5835 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5836 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5837 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5838 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5839
5840 Example:
5841 """"""""
5842
5843 .. code-block:: llvm
5844
5845       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5846       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5847
5848 '``fpext .. to``' Instruction
5849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5850
5851 Syntax:
5852 """""""
5853
5854 ::
5855
5856       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5857
5858 Overview:
5859 """""""""
5860
5861 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5862 point value.
5863
5864 Arguments:
5865 """"""""""
5866
5867 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5868 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5869 to. The source type must be smaller than the destination type.
5870
5871 Semantics:
5872 """"""""""
5873
5874 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5875 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5876 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5877 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5878 *no-op cast* for a floating point cast.
5879
5880 Example:
5881 """"""""
5882
5883 .. code-block:: llvm
5884
5885       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5886       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5887
5888 '``fptoui .. to``' Instruction
5889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5890
5891 Syntax:
5892 """""""
5893
5894 ::
5895
5896       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5897
5898 Overview:
5899 """""""""
5900
5901 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5902 integer equivalent of type ``ty2``.
5903
5904 Arguments:
5905 """"""""""
5906
5907 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5908 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5909 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5910 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5911 type with the same number of elements as ``ty``
5912
5913 Semantics:
5914 """"""""""
5915
5916 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5917 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5918 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5919 are undefined.
5920
5921 Example:
5922 """"""""
5923
5924 .. code-block:: llvm
5925
5926       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5927       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5928       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5929
5930 '``fptosi .. to``' Instruction
5931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5932
5933 Syntax:
5934 """""""
5935
5936 ::
5937
5938       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5939
5940 Overview:
5941 """""""""
5942
5943 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5944 ``value`` to type ``ty2``.
5945
5946 Arguments:
5947 """"""""""
5948
5949 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5950 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5951 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5952 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5953 type with the same number of elements as ``ty``
5954
5955 Semantics:
5956 """"""""""
5957
5958 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5959 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5960 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5961 are undefined.
5962
5963 Example:
5964 """"""""
5965
5966 .. code-block:: llvm
5967
5968       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5969       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5970       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5971
5972 '``uitofp .. to``' Instruction
5973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5974
5975 Syntax:
5976 """""""
5977
5978 ::
5979
5980       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5981
5982 Overview:
5983 """""""""
5984
5985 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5986 and converts that value to the ``ty2`` type.
5987
5988 Arguments:
5989 """"""""""
5990
5991 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5992 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5993 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5994 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5995 type with the same number of elements as ``ty``
5996
5997 Semantics:
5998 """"""""""
5999
6000 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
6001 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
6002 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
6003 are undefined.
6004
6005 Example:
6006 """"""""
6007
6008 .. code-block:: llvm
6009
6010       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6011       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
6012
6013 '``sitofp .. to``' Instruction
6014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6015
6016 Syntax:
6017 """""""
6018
6019 ::
6020
6021       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6022
6023 Overview:
6024 """""""""
6025
6026 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
6027 converts that value to the ``ty2`` type.
6028
6029 Arguments:
6030 """"""""""
6031
6032 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
6033 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
6034 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
6035 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
6036 type with the same number of elements as ``ty``
6037
6038 Semantics:
6039 """"""""""
6040
6041 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
6042 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
6043 the value cannot fit in the floating point value, the results are
6044 undefined.
6045
6046 Example:
6047 """"""""
6048
6049 .. code-block:: llvm
6050
6051       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
6052       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
6053
6054 .. _i_ptrtoint:
6055
6056 '``ptrtoint .. to``' Instruction
6057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6058
6059 Syntax:
6060 """""""
6061
6062 ::
6063
6064       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6065
6066 Overview:
6067 """""""""
6068
6069 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
6070 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
6071
6072 Arguments:
6073 """"""""""
6074
6075 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
6076 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
6077 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
6078 a vector of integers type.
6079
6080 Semantics:
6081 """"""""""
6082
6083 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
6084 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
6085 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
6086 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
6087 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
6088 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
6089 change.
6090
6091 Example:
6092 """"""""
6093
6094 .. code-block:: llvm
6095
6096       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
6097       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
6098       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
6099
6100 .. _i_inttoptr:
6101
6102 '``inttoptr .. to``' Instruction
6103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6104
6105 Syntax:
6106 """""""
6107
6108 ::
6109
6110       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6111
6112 Overview:
6113 """""""""
6114
6115 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
6116 pointer type, ``ty2``.
6117
6118 Arguments:
6119 """"""""""
6120
6121 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
6122 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
6123 type.
6124
6125 Semantics:
6126 """"""""""
6127
6128 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
6129 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
6130 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
6131 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
6132 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
6133 nothing is done (*no-op cast*).
6134
6135 Example:
6136 """"""""
6137
6138 .. code-block:: llvm
6139
6140       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
6141       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
6142       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
6143       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
6144
6145 .. _i_bitcast:
6146
6147 '``bitcast .. to``' Instruction
6148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6149
6150 Syntax:
6151 """""""
6152
6153 ::
6154
6155       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6156
6157 Overview:
6158 """""""""
6159
6160 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
6161 changing any bits.
6162
6163 Arguments:
6164 """"""""""
6165
6166 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
6167 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
6168 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
6169 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
6170 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
6171 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
6172 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
6173 long as they have the same size).
6174
6175 Semantics:
6176 """"""""""
6177
6178 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
6179 is always a *no-op cast* because no bits change with this
6180 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
6181 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
6182 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
6183 pointers) types with the same address space through this instruction.
6184 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
6185 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
6186
6187 Example:
6188 """"""""
6189
6190 .. code-block:: llvm
6191
6192       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6193       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6194       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6195       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6196
6197 .. _i_addrspacecast:
6198
6199 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6201
6202 Syntax:
6203 """""""
6204
6205 ::
6206
6207       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6208
6209 Overview:
6210 """""""""
6211
6212 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6213 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6214
6215 Arguments:
6216 """"""""""
6217
6218 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6219 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6220 address space.
6221
6222 Semantics:
6223 """"""""""
6224
6225 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6226 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6227 value modification, depending on the target and the address space
6228 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6229 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6230 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6231 location.
6232
6233 Example:
6234 """"""""
6235
6236 .. code-block:: llvm
6237
6238       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6239       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6240       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6241
6242 .. _otherops:
6243
6244 Other Operations
6245 ----------------
6246
6247 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6248 which defy better classification.
6249
6250 .. _i_icmp:
6251
6252 '``icmp``' Instruction
6253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6254
6255 Syntax:
6256 """""""
6257
6258 ::
6259
6260       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6261
6262 Overview:
6263 """""""""
6264
6265 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6266 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6267 pointer, or pointer vector operands.
6268
6269 Arguments:
6270 """"""""""
6271
6272 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6273 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6274 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6275
6276 #. ``eq``: equal
6277 #. ``ne``: not equal
6278 #. ``ugt``: unsigned greater than
6279 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6280 #. ``ult``: unsigned less than
6281 #. ``ule``: unsigned less or equal
6282 #. ``sgt``: signed greater than
6283 #. ``sge``: signed greater or equal
6284 #. ``slt``: signed less than
6285 #. ``sle``: signed less or equal
6286
6287 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6288 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6289 must also be identical types.
6290
6291 Semantics:
6292 """"""""""
6293
6294 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6295 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6296 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6297
6298 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6299    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6300 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6301    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6302 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6303    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6304 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6305    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6306 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6307    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6308 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6309    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6310 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6311    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6312 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6313    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6314 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6315    if ``op1`` is less than ``op2``.
6316 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6317    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6318
6319 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6320 are compared as if they were integers.
6321
6322 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6323 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6324 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6325
6326 Example:
6327 """"""""
6328
6329 .. code-block:: llvm
6330
6331       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6332       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6333       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6334       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6335       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6336       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6337
6338 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6339 ``icmp`` instruction.
6340
6341 .. _i_fcmp:
6342
6343 '``fcmp``' Instruction
6344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6345
6346 Syntax:
6347 """""""
6348
6349 ::
6350
6351       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6352
6353 Overview:
6354 """""""""
6355
6356 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6357 values based on comparison of its operands.
6358
6359 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6360 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6361
6362 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6363 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6364 compared.
6365
6366 Arguments:
6367 """"""""""
6368
6369 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6370 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6371 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6372
6373 #. ``false``: no comparison, always returns false
6374 #. ``oeq``: ordered and equal
6375 #. ``ogt``: ordered and greater than
6376 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6377 #. ``olt``: ordered and less than
6378 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6379 #. ``one``: ordered and not equal
6380 #. ``ord``: ordered (no nans)
6381 #. ``ueq``: unordered or equal
6382 #. ``ugt``: unordered or greater than
6383 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6384 #. ``ult``: unordered or less than
6385 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6386 #. ``une``: unordered or not equal
6387 #. ``uno``: unordered (either nans)
6388 #. ``true``: no comparison, always returns true
6389
6390 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6391 that either operand may be a QNAN.
6392
6393 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6394 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6395 type. They must have identical types.
6396
6397 Semantics:
6398 """"""""""
6399
6400 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6401 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6402 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6403 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6404
6405 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6406 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6407    is equal to ``op2``.
6408 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6409    is greater than ``op2``.
6410 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6411    is greater than or equal to ``op2``.
6412 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6413    is less than ``op2``.
6414 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6415    is less than or equal to ``op2``.
6416 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6417    is not equal to ``op2``.
6418 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6419 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6420    equal to ``op2``.
6421 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6422    greater than ``op2``.
6423 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6424    greater than or equal to ``op2``.
6425 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6426    less than ``op2``.
6427 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6428    less than or equal to ``op2``.
6429 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6430    not equal to ``op2``.
6431 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6432 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6433
6434 Example:
6435 """"""""
6436
6437 .. code-block:: llvm
6438
6439       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6440       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6441       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6442       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6443
6444 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6445 ``fcmp`` instruction.
6446
6447 .. _i_phi:
6448
6449 '``phi``' Instruction
6450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6451
6452 Syntax:
6453 """""""
6454
6455 ::
6456
6457       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6458
6459 Overview:
6460 """""""""
6461
6462 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6463 graph representing the function.
6464
6465 Arguments:
6466 """"""""""
6467
6468 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6469 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6470 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6471 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6472 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6473 label arguments.
6474
6475 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6476 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6477 block.
6478
6479 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6480 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6481 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6482 instruction's return value on the same edge).
6483
6484 Semantics:
6485 """"""""""
6486
6487 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6488 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6489 executed just prior to the current block.
6490
6491 Example:
6492 """"""""
6493
6494 .. code-block:: llvm
6495
6496     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6497       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6498       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6499       br label %Loop
6500
6501 .. _i_select:
6502
6503 '``select``' Instruction
6504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6505
6506 Syntax:
6507 """""""
6508
6509 ::
6510
6511       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6512
6513       selty is either i1 or {<N x i1>}
6514
6515 Overview:
6516 """""""""
6517
6518 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6519 condition, without IR-level branching.
6520
6521 Arguments:
6522 """"""""""
6523
6524 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6525 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6526 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6527 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6528 elements.
6529
6530 Semantics:
6531 """"""""""
6532
6533 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6534 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6535 argument.
6536
6537 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6538 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6539
6540 Example:
6541 """"""""
6542
6543 .. code-block:: llvm
6544
6545       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6546
6547 .. _i_call:
6548
6549 '``call``' Instruction
6550 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6551
6552 Syntax:
6553 """""""
6554
6555 ::
6556
6557       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6558
6559 Overview:
6560 """""""""
6561
6562 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6563
6564 Arguments:
6565 """"""""""
6566
6567 This instruction requires several arguments:
6568
6569 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6570    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6571    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6572    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6573    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6574
6575    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6576       recursive cycle in the call graph.
6577    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6578       forwarded in place.
6579
6580    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6581    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6582    rules:
6583
6584    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6585      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6586    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6587      produced by the call or void.
6588    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6589      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6590      in address space.
6591    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6592    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6593      returned, and inalloca, must match.
6594    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
6595      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
6596      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
6597
6598    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6599    the following conditions are met:
6600
6601    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6602    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6603       uses value of call or is void).
6604    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6605       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6606    -  `Platform-specific constraints are
6607       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6608
6609 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6610    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6611    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6612    calling convention of the call must match the calling convention of
6613    the target function, or else the behavior is undefined.
6614 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6615    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6616    are valid here.
6617 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6618    type of the return value. Functions that return no value are marked
6619    ``void``.
6620 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6621    being invoked. The argument types must match the types implied by
6622    this signature. This type can be omitted if the function is not
6623    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6624    function.
6625 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6626    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6627    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6628    to function value.
6629 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6630    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6631    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6632    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6633    extra arguments can be specified.
6634 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6635    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6636    attributes are valid here.
6637
6638 Semantics:
6639 """"""""""
6640
6641 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6642 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6643 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6644 flow continues with the instruction after the function call, and the
6645 return value of the function is bound to the result argument.
6646
6647 Example:
6648 """"""""
6649
6650 .. code-block:: llvm
6651
6652       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6653       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6654       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6655       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6656       call void %foo(i8 97 signext)
6657
6658       %struct.A = type { i32, i8 }
6659       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6660       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6661       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6662       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6663       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6664
6665 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6666 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6667 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6668 This is something we'd like to change in the future to provide better
6669 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6670
6671 .. _i_va_arg:
6672
6673 '``va_arg``' Instruction
6674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6675
6676 Syntax:
6677 """""""
6678
6679 ::
6680
6681       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6682
6683 Overview:
6684 """""""""
6685
6686 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6687 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6688 the ``va_arg`` macro in C.
6689
6690 Arguments:
6691 """"""""""
6692
6693 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6694 argument. It returns a value of the specified argument type and
6695 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6696 type of ``va_list`` is target specific.
6697
6698 Semantics:
6699 """"""""""
6700
6701 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6702 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6703 the next argument. For more information, see the variable argument
6704 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6705
6706 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6707 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6708 function.
6709
6710 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6711 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6712
6713 Example:
6714 """"""""
6715
6716 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6717
6718 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6719 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6720 types on any target.
6721
6722 .. _i_landingpad:
6723
6724 '``landingpad``' Instruction
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 ::
6731
6732       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6733       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6734
6735       <clause> := catch <type> <value>
6736       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6737
6738 Overview:
6739 """""""""
6740
6741 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6742 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6743 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6744 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6745 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6746 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6747
6748 Arguments:
6749 """"""""""
6750
6751 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6752 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6753 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6754
6755 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6756 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6757 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6758 clause takes an array constant as its argument. Use
6759 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6760 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6761 the ``cleanup`` flag.
6762
6763 Semantics:
6764 """"""""""
6765
6766 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6767 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6768 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6769 calling conventions, how the personality function results are
6770 represented in LLVM IR is target specific.
6771
6772 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6773 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6774 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6775 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6776 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6777 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6778 unwinding continues further up the call stack.
6779
6780 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6781
6782 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6783    of an '``invoke``' instruction.
6784 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6785    first non-PHI instruction.
6786 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6787    pad block.
6788 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6789    '``landingpad``' instruction.
6790 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6791    personality function.
6792
6793 Example:
6794 """"""""
6795
6796 .. code-block:: llvm
6797
6798       ;; A landing pad which can catch an integer.
6799       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6800                catch i8** @_ZTIi
6801       ;; A landing pad that is a cleanup.
6802       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6803                cleanup
6804       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6805       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6806                catch i8** @_ZTIi
6807                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6808
6809 .. _intrinsics:
6810
6811 Intrinsic Functions
6812 ===================
6813
6814 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6815 have well known names and semantics and are required to follow certain
6816 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6817 for the LLVM language that does not require changing all of the
6818 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6819 reader/writer, the parser, etc...).
6820
6821 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6822 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6823 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6824 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6825 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6826 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6827 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6828 are added that they be documented here.
6829
6830 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6831 represents a family of functions that perform the same operation but on
6832 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6833 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6834 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6835 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6836 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6837 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6838 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6839 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6840 argument or the result.
6841
6842 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6843 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6844 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6845 whose type is matched against another type do not. For example, the
6846 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6847 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6848 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6849 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6850 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6851 type is matched against the return type, it does not require its own
6852 name suffix.
6853
6854 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6855 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6856
6857 .. _int_varargs:
6858
6859 Variable Argument Handling Intrinsics
6860 -------------------------------------
6861
6862 Variable argument support is defined in LLVM with the
6863 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6864 functions. These functions are related to the similarly named macros
6865 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6866
6867 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6868 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6869 does not define what this type is, so all transformations should be
6870 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6871
6872 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6873 variable argument handling intrinsic functions are used.
6874
6875 .. code-block:: llvm
6876
6877     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6878       ; Initialize variable argument processing
6879       %ap = alloca i8*
6880       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6881       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6882
6883       ; Read a single integer argument
6884       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6885
6886       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6887       %aq = alloca i8*
6888       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6889       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6890       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6891
6892       ; Stop processing of arguments.
6893       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6894       ret i32 %tmp
6895     }
6896
6897     declare void @llvm.va_start(i8*)
6898     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6899     declare void @llvm.va_end(i8*)
6900
6901 .. _int_va_start:
6902
6903 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6905
6906 Syntax:
6907 """""""
6908
6909 ::
6910
6911       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6912
6913 Overview:
6914 """""""""
6915
6916 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6917 subsequent use by ``va_arg``.
6918
6919 Arguments:
6920 """"""""""
6921
6922 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6923
6924 Semantics:
6925 """"""""""
6926
6927 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6928 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6929 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6930 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6931 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6932 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6933 that out.
6934
6935 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6936 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6937
6938 Syntax:
6939 """""""
6940
6941 ::
6942
6943       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6944
6945 Overview:
6946 """""""""
6947
6948 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6949 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6950
6951 Arguments:
6952 """"""""""
6953
6954 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6955
6956 Semantics:
6957 """"""""""
6958
6959 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6960 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6961 element to which the argument points. Calls to
6962 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6963 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6964 ``llvm.va_end``.
6965
6966 .. _int_va_copy:
6967
6968 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6970
6971 Syntax:
6972 """""""
6973
6974 ::
6975
6976       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6977
6978 Overview:
6979 """""""""
6980
6981 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6982 from the source argument list to the destination argument list.
6983
6984 Arguments:
6985 """"""""""
6986
6987 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6988 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6989
6990 Semantics:
6991 """"""""""
6992
6993 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6994 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6995 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6996 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6997 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6998
6999 Accurate Garbage Collection Intrinsics
7000 --------------------------------------
7001
7002 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
7003 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
7004 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
7005 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
7006 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
7007 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
7008 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
7009 details, see `Accurate Garbage Collection with
7010 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
7011
7012 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
7013 address space (address space zero).
7014
7015 .. _int_gcroot:
7016
7017 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
7018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7019
7020 Syntax:
7021 """""""
7022
7023 ::
7024
7025       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
7026
7027 Overview:
7028 """""""""
7029
7030 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
7031 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
7032
7033 Arguments:
7034 """"""""""
7035
7036 The first argument specifies the address of a stack object that contains
7037 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
7038 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
7039 root.
7040
7041 Semantics:
7042 """"""""""
7043
7044 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
7045 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
7046 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
7047 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
7048 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
7049
7050 .. _int_gcread:
7051
7052 '``llvm.gcread``' Intrinsic
7053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7054
7055 Syntax:
7056 """""""
7057
7058 ::
7059
7060       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
7061
7062 Overview:
7063 """""""""
7064
7065 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
7066 locations, allowing garbage collector implementations that require read
7067 barriers.
7068
7069 Arguments:
7070 """"""""""
7071
7072 The second argument is the address to read from, which should be an
7073 address allocated from the garbage collector. The first object is a
7074 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
7075 runtime (otherwise null).
7076
7077 Semantics:
7078 """"""""""
7079
7080 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
7081 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7082 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
7083 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7084 algorithm <gc>`.
7085
7086 .. _int_gcwrite:
7087
7088 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
7089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7090
7091 Syntax:
7092 """""""
7093
7094 ::
7095
7096       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
7097
7098 Overview:
7099 """""""""
7100
7101 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
7102 locations, allowing garbage collector implementations that require write
7103 barriers (such as generational or reference counting collectors).
7104
7105 Arguments:
7106 """"""""""
7107
7108 The first argument is the reference to store, the second is the start of
7109 the object to store it to, and the third is the address of the field of
7110 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
7111 object, Obj may be null.
7112
7113 Semantics:
7114 """"""""""
7115
7116 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
7117 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
7118 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
7119 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
7120 algorithm <gc>`.
7121
7122 Code Generator Intrinsics
7123 -------------------------
7124
7125 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
7126 may only be implemented with code generator support.
7127
7128 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
7129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7130
7131 Syntax:
7132 """""""
7133
7134 ::
7135
7136       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
7137
7138 Overview:
7139 """""""""
7140
7141 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
7142 target-specific value indicating the return address of the current
7143 function or one of its callers.
7144
7145 Arguments:
7146 """"""""""
7147
7148 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7149 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
7150 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7151 value.
7152
7153 Semantics:
7154 """"""""""
7155
7156 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
7157 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
7158 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7159 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7160 used for debugging purposes.
7161
7162 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7163 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7164 of the obvious source-language caller.
7165
7166 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
7167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7168
7169 Syntax:
7170 """""""
7171
7172 ::
7173
7174       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
7175
7176 Overview:
7177 """""""""
7178
7179 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
7180 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
7181
7182 Arguments:
7183 """"""""""
7184
7185 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
7186 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
7187 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
7188 value.
7189
7190 Semantics:
7191 """"""""""
7192
7193 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
7194 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7195 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7196 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7197 used for debugging purposes.
7198
7199 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7200 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7201 of the obvious source-language caller.
7202
7203 .. _int_read_register:
7204 .. _int_write_register:
7205
7206 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7208
7209 Syntax:
7210 """""""
7211
7212 ::
7213
7214       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7215       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7216       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7217       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7218       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7219
7220 Overview:
7221 """""""""
7222
7223 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7224 provides access to the named register. The register must be valid on
7225 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7226 with the register being read.
7227
7228 Semantics:
7229 """"""""""
7230
7231 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7232 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7233 the current value of the register, where possible.
7234
7235 This is useful to implement named register global variables that need
7236 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7237 bare-metal programs including OS kernels.
7238
7239 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7240 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7241 allocatable registers are not supported.
7242
7243 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7244 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7245 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7246 registers.
7247
7248 .. _int_stacksave:
7249
7250 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7252
7253 Syntax:
7254 """""""
7255
7256 ::
7257
7258       declare i8* @llvm.stacksave()
7259
7260 Overview:
7261 """""""""
7262
7263 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7264 of the function stack, for use with
7265 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7266 implementing language features like scoped automatic variable sized
7267 arrays in C99.
7268
7269 Semantics:
7270 """"""""""
7271
7272 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7273 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7274 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7275 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7276 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7277 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7278 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7279
7280 .. _int_stackrestore:
7281
7282 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7284
7285 Syntax:
7286 """""""
7287
7288 ::
7289
7290       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7291
7292 Overview:
7293 """""""""
7294
7295 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7296 the function stack to the state it was in when the corresponding
7297 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7298 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7299 sized arrays in C99.
7300
7301 Semantics:
7302 """"""""""
7303
7304 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7305
7306 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7308
7309 Syntax:
7310 """""""
7311
7312 ::
7313
7314       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7315
7316 Overview:
7317 """""""""
7318
7319 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7320 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7321 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7322 its performance characteristics.
7323
7324 Arguments:
7325 """"""""""
7326
7327 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7328 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7329 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7330 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7331 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7332 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7333 arguments must be constant integers.
7334
7335 Semantics:
7336 """"""""""
7337
7338 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7339 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7340 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7341 the processor cache for better performance.
7342
7343 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7345
7346 Syntax:
7347 """""""
7348
7349 ::
7350
7351       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7352
7353 Overview:
7354 """""""""
7355
7356 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7357 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7358 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7359 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7360 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7361 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7362 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7363 allow correlations of simulation runs.
7364
7365 Arguments:
7366 """"""""""
7367
7368 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7369
7370 Semantics:
7371 """"""""""
7372
7373 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7374 that do not support this intrinsic may ignore it.
7375
7376 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7378
7379 Syntax:
7380 """""""
7381
7382 ::
7383
7384       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7385
7386 Overview:
7387 """""""""
7388
7389 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7390 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7391 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7392 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7393 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7394 timings.
7395
7396 Semantics:
7397 """"""""""
7398
7399 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7400 memory. Implementations are allowed to either return a application
7401 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7402 is lowered to a constant 0.
7403
7404 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7405 running at and the host platform.
7406
7407 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7409
7410 Syntax:
7411 """""""
7412
7413 ::
7414
7415       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7416
7417 Overview:
7418 """""""""
7419
7420 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7421 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7422 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7423 flushes the instruction cache.
7424
7425 Semantics:
7426 """"""""""
7427
7428 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7429 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7430 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7431 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7432 privileges.
7433
7434 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7435 time library.
7436
7437 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7438 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7439
7440 Standard C Library Intrinsics
7441 -----------------------------
7442
7443 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7444 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7445 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7446 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7447
7448 .. _int_memcpy:
7449
7450 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7452
7453 Syntax:
7454 """""""
7455
7456 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7457 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7458 support all bit widths however.
7459
7460 ::
7461
7462       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7463                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7464       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7465                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7466
7467 Overview:
7468 """""""""
7469
7470 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7471 source location to the destination location.
7472
7473 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7474 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7475 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7476
7477 Arguments:
7478 """"""""""
7479
7480 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7481 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7482 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7483 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7484 boolean indicating a volatile access.
7485
7486 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7487 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7488 are aligned to that boundary.
7489
7490 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7491 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7492 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7493
7494 Semantics:
7495 """"""""""
7496
7497 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7498 source location to the destination location, which are not allowed to
7499 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7500 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7501 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7502
7503 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7505
7506 Syntax:
7507 """""""
7508
7509 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7510 bit width and for different address space. Not all targets support all
7511 bit widths however.
7512
7513 ::
7514
7515       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7516                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7517       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7518                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7519
7520 Overview:
7521 """""""""
7522
7523 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7524 source location to the destination location. It is similar to the
7525 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7526 overlap.
7527
7528 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7529 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7530 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7531
7532 Arguments:
7533 """"""""""
7534
7535 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7536 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7537 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7538 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7539 boolean indicating a volatile access.
7540
7541 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7542 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7543 aligned to that boundary.
7544
7545 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7546 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7547 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7548
7549 Semantics:
7550 """"""""""
7551
7552 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7553 source location to the destination location, which may overlap. It
7554 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7555 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7556 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7557
7558 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7560
7561 Syntax:
7562 """""""
7563
7564 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7565 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7566 support all bit widths.
7567
7568 ::
7569
7570       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7571                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7572       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7573                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7574
7575 Overview:
7576 """""""""
7577
7578 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7579 particular byte value.
7580
7581 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7582 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7583 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7584
7585 Arguments:
7586 """"""""""
7587
7588 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7589 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7590 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7591 argument is the known alignment of the destination location.
7592
7593 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7594 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7595 that boundary.
7596
7597 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7598 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7599 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7600
7601 Semantics:
7602 """"""""""
7603
7604 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7605 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7606 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7607 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7608
7609 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7611
7612 Syntax:
7613 """""""
7614
7615 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7616 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7617 all types however.
7618
7619 ::
7620
7621       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7622       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7623       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7624       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7625       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7626
7627 Overview:
7628 """""""""
7629
7630 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7631 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7632 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7633 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7634 because there is no need to worry about errno being set).
7635 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7636
7637 Arguments:
7638 """"""""""
7639
7640 The argument and return value are floating point numbers of the same
7641 type.
7642
7643 Semantics:
7644 """"""""""
7645
7646 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7647 nonnegative floating point number.
7648
7649 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7651
7652 Syntax:
7653 """""""
7654
7655 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7656 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7657 all types however.
7658
7659 ::
7660
7661       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7662       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7663       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7664       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7665       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7666
7667 Overview:
7668 """""""""
7669
7670 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7671 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7672 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7673 used, the second argument remains a scalar integer value.
7674
7675 Arguments:
7676 """"""""""
7677
7678 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7679 raise to that power.
7680
7681 Semantics:
7682 """"""""""
7683
7684 This function returns the first value raised to the second power with an
7685 unspecified sequence of rounding operations.
7686
7687 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7689
7690 Syntax:
7691 """""""
7692
7693 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7694 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7695 all types however.
7696
7697 ::
7698
7699       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7700       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7701       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7702       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7703       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7704
7705 Overview:
7706 """""""""
7707
7708 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7709
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7712
7713 The argument and return value are floating point numbers of the same
7714 type.
7715
7716 Semantics:
7717 """"""""""
7718
7719 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7720 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7721 conditions in the same way.
7722
7723 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7725
7726 Syntax:
7727 """""""
7728
7729 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7730 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7731 all types however.
7732
7733 ::
7734
7735       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7736       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7737       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7738       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7739       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7740
7741 Overview:
7742 """""""""
7743
7744 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7745
7746 Arguments:
7747 """"""""""
7748
7749 The argument and return value are floating point numbers of the same
7750 type.
7751
7752 Semantics:
7753 """"""""""
7754
7755 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7756 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7757 conditions in the same way.
7758
7759 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7761
7762 Syntax:
7763 """""""
7764
7765 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7766 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7767 all types however.
7768
7769 ::
7770
7771       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7772       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7773       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7774       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7775       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7776
7777 Overview:
7778 """""""""
7779
7780 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7781 specified (positive or negative) power.
7782
7783 Arguments:
7784 """"""""""
7785
7786 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7787 to raise to that power.
7788
7789 Semantics:
7790 """"""""""
7791
7792 This function returns the first value raised to the second power,
7793 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7794 handles error conditions in the same way.
7795
7796 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7798
7799 Syntax:
7800 """""""
7801
7802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7803 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7804 all types however.
7805
7806 ::
7807
7808       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7809       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7810       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7811       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7812       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7813
7814 Overview:
7815 """""""""
7816
7817 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7818
7819 Arguments:
7820 """"""""""
7821
7822 The argument and return value are floating point numbers of the same
7823 type.
7824
7825 Semantics:
7826 """"""""""
7827
7828 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7829 would, and handles error conditions in the same way.
7830
7831 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7833
7834 Syntax:
7835 """""""
7836
7837 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7838 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7839 all types however.
7840
7841 ::
7842
7843       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7844       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7845       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7846       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7847       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7848
7849 Overview:
7850 """""""""
7851
7852 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7853
7854 Arguments:
7855 """"""""""
7856
7857 The argument and return value are floating point numbers of the same
7858 type.
7859
7860 Semantics:
7861 """"""""""
7862
7863 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7864 would, and handles error conditions in the same way.
7865
7866 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7868
7869 Syntax:
7870 """""""
7871
7872 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7873 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7874 all types however.
7875
7876 ::
7877
7878       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7879       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7880       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7881       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7882       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7883
7884 Overview:
7885 """""""""
7886
7887 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7888
7889 Arguments:
7890 """"""""""
7891
7892 The argument and return value are floating point numbers of the same
7893 type.
7894
7895 Semantics:
7896 """"""""""
7897
7898 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7899 would, and handles error conditions in the same way.
7900
7901 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7903
7904 Syntax:
7905 """""""
7906
7907 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7908 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7909 all types however.
7910
7911 ::
7912
7913       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7914       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7915       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7916       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7917       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7918
7919 Overview:
7920 """""""""
7921
7922 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7923
7924 Arguments:
7925 """"""""""
7926
7927 The argument and return value are floating point numbers of the same
7928 type.
7929
7930 Semantics:
7931 """"""""""
7932
7933 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7934 would, and handles error conditions in the same way.
7935
7936 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7937 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7938
7939 Syntax:
7940 """""""
7941
7942 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7943 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7944 all types however.
7945
7946 ::
7947
7948       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7949       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7950       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7951       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7952       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7953
7954 Overview:
7955 """""""""
7956
7957 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7958
7959 Arguments:
7960 """"""""""
7961
7962 The argument and return value are floating point numbers of the same
7963 type.
7964
7965 Semantics:
7966 """"""""""
7967
7968 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7969 would, and handles error conditions in the same way.
7970
7971 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7973
7974 Syntax:
7975 """""""
7976
7977 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7978 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7979 all types however.
7980
7981 ::
7982
7983       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7984       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7985       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7986       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7987       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7988
7989 Overview:
7990 """""""""
7991
7992 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7993 operation.
7994
7995 Arguments:
7996 """"""""""
7997
7998 The argument and return value are floating point numbers of the same
7999 type.
8000
8001 Semantics:
8002 """"""""""
8003
8004 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
8005 would, and does not set errno.
8006
8007 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
8008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8009
8010 Syntax:
8011 """""""
8012
8013 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
8014 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8015 all types however.
8016
8017 ::
8018
8019       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
8020       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
8021       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
8022       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
8023       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8024
8025 Overview:
8026 """""""""
8027
8028 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
8029 operand.
8030
8031 Arguments:
8032 """"""""""
8033
8034 The argument and return value are floating point numbers of the same
8035 type.
8036
8037 Semantics:
8038 """"""""""
8039
8040 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
8041 would, and handles error conditions in the same way.
8042
8043 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
8044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8045
8046 Syntax:
8047 """""""
8048
8049 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
8050 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8051 all types however.
8052
8053 ::
8054
8055       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
8056       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
8057       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
8058       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
8059       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
8060
8061 Overview:
8062 """""""""
8063
8064 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
8065 first operand and the sign of the second operand.
8066
8067 Arguments:
8068 """"""""""
8069
8070 The arguments and return value are floating point numbers of the same
8071 type.
8072
8073 Semantics:
8074 """"""""""
8075
8076 This function returns the same values as the libm ``copysign``
8077 functions would, and handles error conditions in the same way.
8078
8079 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
8080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8081
8082 Syntax:
8083 """""""
8084
8085 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
8086 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8087 all types however.
8088
8089 ::
8090
8091       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
8092       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
8093       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
8094       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
8095       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8096
8097 Overview:
8098 """""""""
8099
8100 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
8101
8102 Arguments:
8103 """"""""""
8104
8105 The argument and return value are floating point numbers of the same
8106 type.
8107
8108 Semantics:
8109 """"""""""
8110
8111 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
8112 would, and handles error conditions in the same way.
8113
8114 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
8115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8116
8117 Syntax:
8118 """""""
8119
8120 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
8121 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8122 all types however.
8123
8124 ::
8125
8126       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
8127       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
8128       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
8129       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
8130       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8131
8132 Overview:
8133 """""""""
8134
8135 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
8136
8137 Arguments:
8138 """"""""""
8139
8140 The argument and return value are floating point numbers of the same
8141 type.
8142
8143 Semantics:
8144 """"""""""
8145
8146 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
8147 would, and handles error conditions in the same way.
8148
8149 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
8150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8151
8152 Syntax:
8153 """""""
8154
8155 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
8156 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8157 all types however.
8158
8159 ::
8160
8161       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
8162       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
8163       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
8164       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
8165       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8166
8167 Overview:
8168 """""""""
8169
8170 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8171 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
8172
8173 Arguments:
8174 """"""""""
8175
8176 The argument and return value are floating point numbers of the same
8177 type.
8178
8179 Semantics:
8180 """"""""""
8181
8182 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
8183 would, and handles error conditions in the same way.
8184
8185 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
8186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8187
8188 Syntax:
8189 """""""
8190
8191 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
8192 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8193 all types however.
8194
8195 ::
8196
8197       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8198       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8199       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8200       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8201       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8202
8203 Overview:
8204 """""""""
8205
8206 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8207 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8208 operand isn't an integer.
8209
8210 Arguments:
8211 """"""""""
8212
8213 The argument and return value are floating point numbers of the same
8214 type.
8215
8216 Semantics:
8217 """"""""""
8218
8219 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8220 would, and handles error conditions in the same way.
8221
8222 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8224
8225 Syntax:
8226 """""""
8227
8228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8229 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8230 all types however.
8231
8232 ::
8233
8234       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8235       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8236       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8237       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8238       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8239
8240 Overview:
8241 """""""""
8242
8243 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8244 nearest integer.
8245
8246 Arguments:
8247 """"""""""
8248
8249 The argument and return value are floating point numbers of the same
8250 type.
8251
8252 Semantics:
8253 """"""""""
8254
8255 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8256 functions would, and handles error conditions in the same way.
8257
8258 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8260
8261 Syntax:
8262 """""""
8263
8264 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8265 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8266 all types however.
8267
8268 ::
8269
8270       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8271       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8272       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8273       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8274       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8275
8276 Overview:
8277 """""""""
8278
8279 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8280 nearest integer.
8281
8282 Arguments:
8283 """"""""""
8284
8285 The argument and return value are floating point numbers of the same
8286 type.
8287
8288 Semantics:
8289 """"""""""
8290
8291 This function returns the same values as the libm ``round``
8292 functions would, and handles error conditions in the same way.
8293
8294 Bit Manipulation Intrinsics
8295 ---------------------------
8296
8297 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8298 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8299
8300 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8302
8303 Syntax:
8304 """""""
8305
8306 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8307 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8308
8309 ::
8310
8311       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8312       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8313       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8314
8315 Overview:
8316 """""""""
8317
8318 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8319 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8320 These are useful for performing operations on data that is not in the
8321 target's native byte order.
8322
8323 Semantics:
8324 """"""""""
8325
8326 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8327 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8328 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8329 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8330 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8331 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8332 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8333 respectively).
8334
8335 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8337
8338 Syntax:
8339 """""""
8340
8341 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8342 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8343 support all bit widths or vector types, however.
8344
8345 ::
8346
8347       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8348       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8349       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8350       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8351       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8352       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8353
8354 Overview:
8355 """""""""
8356
8357 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8358 in a value.
8359
8360 Arguments:
8361 """"""""""
8362
8363 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8364 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8365 match the argument type.
8366
8367 Semantics:
8368 """"""""""
8369
8370 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8371 each element of a vector.
8372
8373 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8375
8376 Syntax:
8377 """""""
8378
8379 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8380 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8381 targets support all bit widths or vector types, however.
8382
8383 ::
8384
8385       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8386       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8387       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8388       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8389       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8390       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8391
8392 Overview:
8393 """""""""
8394
8395 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8396 leading zeros in a variable.
8397
8398 Arguments:
8399 """"""""""
8400
8401 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8402 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8403 type must match the first argument type.
8404
8405 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8406 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8407 defined result. Historically some architectures did not provide a
8408 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8409 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8410
8411 Semantics:
8412 """"""""""
8413
8414 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8415 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8416 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8417 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8418 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8419
8420 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8422
8423 Syntax:
8424 """""""
8425
8426 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8427 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8428 support all bit widths or vector types, however.
8429
8430 ::
8431
8432       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8433       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8434       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8435       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8436       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8437       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8438
8439 Overview:
8440 """""""""
8441
8442 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8443 trailing zeros.
8444
8445 Arguments:
8446 """"""""""
8447
8448 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8449 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8450 type must match the first argument type.
8451
8452 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8453 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8454 defined result. Historically some architectures did not provide a
8455 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8456 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8457
8458 Semantics:
8459 """"""""""
8460
8461 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8462 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8463 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8464 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8465 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8466
8467 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8468 -----------------------------------
8469
8470 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8471
8472 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8474
8475 Syntax:
8476 """""""
8477
8478 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8479 on any integer bit width.
8480
8481 ::
8482
8483       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8484       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8485       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8486
8487 Overview:
8488 """""""""
8489
8490 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8491 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8492 occurred during the signed summation.
8493
8494 Arguments:
8495 """"""""""
8496
8497 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8498 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8499 bit width. The second element of the result structure must be of type
8500 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8501 addition.
8502
8503 Semantics:
8504 """"""""""
8505
8506 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8507 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8508 first element of which is the signed summation, and the second element
8509 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8510 overflow.
8511
8512 Examples:
8513 """""""""
8514
8515 .. code-block:: llvm
8516
8517       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8518       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8519       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8520       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8521
8522 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8524
8525 Syntax:
8526 """""""
8527
8528 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8529 on any integer bit width.
8530
8531 ::
8532
8533       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8534       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8535       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8536
8537 Overview:
8538 """""""""
8539
8540 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8541 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8542 occurred during the unsigned summation.
8543
8544 Arguments:
8545 """"""""""
8546
8547 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8548 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8549 bit width. The second element of the result structure must be of type
8550 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8551 addition.
8552
8553 Semantics:
8554 """"""""""
8555
8556 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8557 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8558 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8559 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8560
8561 Examples:
8562 """""""""
8563
8564 .. code-block:: llvm
8565
8566       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8567       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8568       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8569       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8570
8571 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8578 on any integer bit width.
8579
8580 ::
8581
8582       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8583       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8584       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8585
8586 Overview:
8587 """""""""
8588
8589 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8590 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8591 overflow occurred during the signed subtraction.
8592
8593 Arguments:
8594 """"""""""
8595
8596 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8597 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8598 bit width. The second element of the result structure must be of type
8599 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8600 subtraction.
8601
8602 Semantics:
8603 """"""""""
8604
8605 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8606 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8607 first element of which is the subtraction, and the second element of
8608 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8609 overflow.
8610
8611 Examples:
8612 """""""""
8613
8614 .. code-block:: llvm
8615
8616       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8617       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8618       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8619       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8620
8621 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8623
8624 Syntax:
8625 """""""
8626
8627 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8628 on any integer bit width.
8629
8630 ::
8631
8632       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8633       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8634       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8635
8636 Overview:
8637 """""""""
8638
8639 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8640 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8641 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8642
8643 Arguments:
8644 """"""""""
8645
8646 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8647 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8648 bit width. The second element of the result structure must be of type
8649 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8650 subtraction.
8651
8652 Semantics:
8653 """"""""""
8654
8655 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8656 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8657 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8658 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8659 overflow.
8660
8661 Examples:
8662 """""""""
8663
8664 .. code-block:: llvm
8665
8666       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8667       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8668       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8669       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8670
8671 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8673
8674 Syntax:
8675 """""""
8676
8677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8678 on any integer bit width.
8679
8680 ::
8681
8682       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8683       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8684       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8685
8686 Overview:
8687 """""""""
8688
8689 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8690 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8691 overflow occurred during the signed multiplication.
8692
8693 Arguments:
8694 """"""""""
8695
8696 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8697 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8698 bit width. The second element of the result structure must be of type
8699 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8700 multiplication.
8701
8702 Semantics:
8703 """"""""""
8704
8705 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8706 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8707 the first element of which is the multiplication, and the second element
8708 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8709 overflow.
8710
8711 Examples:
8712 """""""""
8713
8714 .. code-block:: llvm
8715
8716       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8717       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8718       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8719       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8720
8721 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8723
8724 Syntax:
8725 """""""
8726
8727 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8728 on any integer bit width.
8729
8730 ::
8731
8732       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8733       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8734       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8735
8736 Overview:
8737 """""""""
8738
8739 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8740 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8741 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8742
8743 Arguments:
8744 """"""""""
8745
8746 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8747 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8748 bit width. The second element of the result structure must be of type
8749 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8750 multiplication.
8751
8752 Semantics:
8753 """"""""""
8754
8755 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8756 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8757 the first element of which is the multiplication, and the second
8758 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8759 resulted in an overflow.
8760
8761 Examples:
8762 """""""""
8763
8764 .. code-block:: llvm
8765
8766       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8767       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8768       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8769       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8770
8771 Specialised Arithmetic Intrinsics
8772 ---------------------------------
8773
8774 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8776
8777 Syntax:
8778 """""""
8779
8780 ::
8781
8782       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8783       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8784
8785 Overview:
8786 """""""""
8787
8788 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8789 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8790 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8791 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8792 and add instructions.
8793
8794 Arguments:
8795 """"""""""
8796
8797 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8798 multiplicands, a and b, and an addend c.
8799
8800 Semantics:
8801 """"""""""
8802
8803 The expression:
8804
8805 ::
8806
8807       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8808
8809 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8810 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8811 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8812 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8813 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8814 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8815
8816 Examples:
8817 """""""""
8818
8819 .. code-block:: llvm
8820
8821       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8822
8823 Half Precision Floating Point Intrinsics
8824 ----------------------------------------
8825
8826 For most target platforms, half precision floating point is a
8827 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8828 but does not support computation in the format.
8829
8830 This means that code must first load the half-precision floating point
8831 value as an i16, then convert it to float with
8832 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8833 then be performed on the float value (including extending to double
8834 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8835 if needed, then converted to i16 with
8836 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8837 i16 value.
8838
8839 .. _int_convert_to_fp16:
8840
8841 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8843
8844 Syntax:
8845 """""""
8846
8847 ::
8848
8849       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8850       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
8851
8852 Overview:
8853 """""""""
8854
8855 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8856 conventional floating point type to half precision floating point format.
8857
8858 Arguments:
8859 """"""""""
8860
8861 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8862 converted.
8863
8864 Semantics:
8865 """"""""""
8866
8867 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
8868 conventional floating point format to half precision floating point format. The
8869 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
8870
8871 Examples:
8872 """""""""
8873
8874 .. code-block:: llvm
8875
8876       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
8877       store i16 %res, i16* @x, align 2
8878
8879 .. _int_convert_from_fp16:
8880
8881 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8883
8884 Syntax:
8885 """""""
8886
8887 ::
8888
8889       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
8890       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
8891
8892 Overview:
8893 """""""""
8894
8895 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8896 conversion from half precision floating point format to single precision
8897 floating point format.
8898
8899 Arguments:
8900 """"""""""
8901
8902 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8903 converted.
8904
8905 Semantics:
8906 """"""""""
8907
8908 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8909 conversion from half single precision floating point format to single
8910 precision floating point format. The input half-float value is
8911 represented by an ``i16`` value.
8912
8913 Examples:
8914 """""""""
8915
8916 .. code-block:: llvm
8917
8918       %a = load i16* @x, align 2
8919       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8920
8921 Debugger Intrinsics
8922 -------------------
8923
8924 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8925 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8926 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8927 document.
8928
8929 Exception Handling Intrinsics
8930 -----------------------------
8931
8932 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8933 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8934 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8935
8936 .. _int_trampoline:
8937
8938 Trampoline Intrinsics
8939 ---------------------
8940
8941 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8942 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8943 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8944 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8945 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8946 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8947 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8948 extension.
8949
8950 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8951 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8952 It can be created as follows:
8953
8954 .. code-block:: llvm
8955
8956       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8957       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8958       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8959       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8960       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8961
8962 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8963 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8964
8965 .. _int_it:
8966
8967 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8969
8970 Syntax:
8971 """""""
8972
8973 ::
8974
8975       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8976
8977 Overview:
8978 """""""""
8979
8980 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8981 turning it into a trampoline.
8982
8983 Arguments:
8984 """"""""""
8985
8986 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8987 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8988 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8989 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8990 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8991 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8992 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8993 bitcast to an ``i8*``.
8994
8995 Semantics:
8996 """"""""""
8997
8998 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8999 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
9000 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
9001 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
9002 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
9003 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
9004 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
9005 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
9006 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
9007 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
9008 modified, then the effect of any later call to the returned function
9009 pointer is undefined.
9010
9011 .. _int_at:
9012
9013 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
9014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9015
9016 Syntax:
9017 """""""
9018
9019 ::
9020
9021       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
9022
9023 Overview:
9024 """""""""
9025
9026 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
9027 a trampoline (passed as ``tramp``).
9028
9029 Arguments:
9030 """"""""""
9031
9032 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
9033 code filled in by a previous call to
9034 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
9035
9036 Semantics:
9037 """"""""""
9038
9039 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
9040 different than the address where the trampoline is actually stored. This
9041 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
9042 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
9043 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
9044
9045 Memory Use Markers
9046 ------------------
9047
9048 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
9049 memory objects and ranges where variables are immutable.
9050
9051 .. _int_lifestart:
9052
9053 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
9054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9055
9056 Syntax:
9057 """""""
9058
9059 ::
9060
9061       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9062
9063 Overview:
9064 """""""""
9065
9066 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
9067 object's lifetime.
9068
9069 Arguments:
9070 """"""""""
9071
9072 The first argument is a constant integer representing the size of the
9073 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9074 to the object.
9075
9076 Semantics:
9077 """"""""""
9078
9079 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
9080 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
9081 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
9082 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
9083
9084 .. _int_lifeend:
9085
9086 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
9087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9088
9089 Syntax:
9090 """""""
9091
9092 ::
9093
9094       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9095
9096 Overview:
9097 """""""""
9098
9099 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
9100 object's lifetime.
9101
9102 Arguments:
9103 """"""""""
9104
9105 The first argument is a constant integer representing the size of the
9106 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9107 to the object.
9108
9109 Semantics:
9110 """"""""""
9111
9112 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
9113 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
9114 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
9115 object following this intrinsic may be removed as dead.
9116
9117 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
9118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9119
9120 Syntax:
9121 """""""
9122
9123 ::
9124
9125       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9126
9127 Overview:
9128 """""""""
9129
9130 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
9131 a memory object will not change.
9132
9133 Arguments:
9134 """"""""""
9135
9136 The first argument is a constant integer representing the size of the
9137 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
9138 to the object.
9139
9140 Semantics:
9141 """"""""""
9142
9143 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
9144 the return value, the referenced memory location is constant and
9145 unchanging.
9146
9147 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
9148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9149
9150 Syntax:
9151 """""""
9152
9153 ::
9154
9155       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
9156
9157 Overview:
9158 """""""""
9159
9160 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
9161 memory object are mutable.
9162
9163 Arguments:
9164 """"""""""
9165
9166 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
9167 The second argument is a constant integer representing the size of the
9168 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
9169 pointer to the object.
9170
9171 Semantics:
9172 """"""""""
9173
9174 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
9175
9176 General Intrinsics
9177 ------------------
9178
9179 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
9180 purpose.
9181
9182 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
9183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9184
9185 Syntax:
9186 """""""
9187
9188 ::
9189
9190       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9191
9192 Overview:
9193 """""""""
9194
9195 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9196
9197 Arguments:
9198 """"""""""
9199
9200 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9201 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9202 source file name, and the last argument is the line number.
9203
9204 Semantics:
9205 """"""""""
9206
9207 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9208 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9209 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9210 ignored by code generation and optimization.
9211
9212 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9214
9215 Syntax:
9216 """""""
9217
9218 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9219 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9220 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9221 '``0``'.
9222
9223 ::
9224
9225       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9226       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9227       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9228       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9229       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9230
9231 Overview:
9232 """""""""
9233
9234 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9235
9236 Arguments:
9237 """"""""""
9238
9239 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9240 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9241 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9242 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9243
9244 Semantics:
9245 """"""""""
9246
9247 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9248 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9249 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9250 generation and optimization.
9251
9252 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9254
9255 Syntax:
9256 """""""
9257
9258 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9259 any integer bit width.
9260
9261 ::
9262
9263       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9264       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9265       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9266       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9267       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9268
9269 Overview:
9270 """""""""
9271
9272 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9273
9274 Arguments:
9275 """"""""""
9276
9277 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9278 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9279 global string which is the source file name, and the last argument is
9280 the line number. It returns the value of the first argument.
9281
9282 Semantics:
9283 """"""""""
9284
9285 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9286 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9287 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9288 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9289
9290 '``llvm.trap``' Intrinsic
9291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9292
9293 Syntax:
9294 """""""
9295
9296 ::
9297
9298       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9299
9300 Overview:
9301 """""""""
9302
9303 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9304
9305 Arguments:
9306 """"""""""
9307
9308 None.
9309
9310 Semantics:
9311 """"""""""
9312
9313 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9314 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9315 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9316
9317 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9319
9320 Syntax:
9321 """""""
9322
9323 ::
9324
9325       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9326
9327 Overview:
9328 """""""""
9329
9330 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9331
9332 Arguments:
9333 """"""""""
9334
9335 None.
9336
9337 Semantics:
9338 """"""""""
9339
9340 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9341 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9342 debugger.
9343
9344 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9346
9347 Syntax:
9348 """""""
9349
9350 ::
9351
9352       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9353
9354 Overview:
9355 """""""""
9356
9357 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9358 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9359 is placed on the stack before local variables.
9360
9361 Arguments:
9362 """"""""""
9363
9364 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9365 The first argument is the value loaded from the stack guard
9366 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9367 enough space to hold the value of the guard.
9368
9369 Semantics:
9370 """"""""""
9371
9372 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9373 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9374 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9375 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9376 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9377 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9378 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9379
9380 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9382
9383 Syntax:
9384 """""""
9385
9386 ::
9387
9388       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9389
9390 Overview:
9391 """""""""
9392
9393 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9394 created stack protector and if they are not equal calls the
9395 ``__stack_chk_fail()`` function.
9396
9397 Arguments:
9398 """"""""""
9399
9400 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9401 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9402
9403 Semantics:
9404 """"""""""
9405
9406 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9407 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9408 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9409
9410 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9411 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9412 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9413 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9414 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9415 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9416 codegen after the tail call decision has occurred.
9417
9418 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9420
9421 Syntax:
9422 """""""
9423
9424 ::
9425
9426       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9427       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9428
9429 Overview:
9430 """""""""
9431
9432 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9433 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9434 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9435 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9436 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9437 other object.
9438
9439 Arguments:
9440 """"""""""
9441
9442 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9443 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9444 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9445 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9446 only accepts constants.
9447
9448 Semantics:
9449 """"""""""
9450
9451 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9452 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9453 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9454 on the ``min`` argument).
9455
9456 '``llvm.expect``' Intrinsic
9457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9458
9459 Syntax:
9460 """""""
9461
9462 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9463 integer bit width.
9464
9465 ::
9466
9467       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9468       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9469       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9470
9471 Overview:
9472 """""""""
9473
9474 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9475 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9476
9477 Arguments:
9478 """"""""""
9479
9480 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9481 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9482 constant value, variables are not allowed.
9483
9484 Semantics:
9485 """"""""""
9486
9487 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9488
9489 '``llvm.assume``' Intrinsic
9490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9491
9492 Syntax:
9493 """""""
9494
9495 ::
9496
9497       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
9498
9499 Overview:
9500 """""""""
9501
9502 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
9503 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
9504 of the code.
9505
9506 Arguments:
9507 """"""""""
9508
9509 The condition which the optimizer may assume is always true.
9510
9511 Semantics:
9512 """"""""""
9513
9514 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
9515 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
9516 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
9517 provided condition are not used for code generation. If the condition is
9518 violated during execution, the behavior is undefined.
9519
9520 Please note that optimizer might limit the transformations performed on values
9521 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
9522 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
9523 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does cause
9524 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
9525 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
9526 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
9527 optimizer.
9528
9529 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9531
9532 Syntax:
9533 """""""
9534
9535 ::
9536
9537       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9538
9539 Overview:
9540 """""""""
9541
9542 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9543 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9544
9545 Arguments:
9546 """"""""""
9547
9548 None.
9549
9550 Semantics:
9551 """"""""""
9552
9553 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9554 by codegen.
9555
9556 Stack Map Intrinsics
9557 --------------------
9558
9559 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9560 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9561 are described in :doc:`StackMaps`.