IR: Add COMDATs to the IR
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks are
132    included in this numbering. For example, if the entry basic block is not
133    given a label name, then it will get number 0.
134
135 It also shows a convention that we follow in this document. When
136 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
137 that defines the type and name of value produced.
138
139 High Level Structure
140 ====================
141
142 Module Structure
143 ----------------
144
145 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
146 translation unit of the input programs. Each module consists of
147 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
148 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
149 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
150 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
151
152 .. code-block:: llvm
153
154     ; Declare the string constant as a global constant.
155     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
156
157     ; External declaration of the puts function
158     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
159
160     ; Definition of main function
161     define i32 @main() {   ; i32()*
162       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
163       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
164
165       ; Call puts function to write out the string to stdout.
166       call i32 @puts(i8* %cast210)
167       ret i32 0
168     }
169
170     ; Named metadata
171     !1 = metadata !{i32 42}
172     !foo = !{!1, null}
173
174 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
175 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
176 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
177 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
178
179 In general, a module is made up of a list of global values (where both
180 functions and global variables are global values). Global values are
181 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
182 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
183 following :ref:`linkage types <linkage>`.
184
185 .. _linkage:
186
187 Linkage Types
188 -------------
189
190 All Global Variables and Functions have one of the following types of
191 linkage:
192
193 ``private``
194     Global values with "``private``" linkage are only directly
195     accessible by objects in the current module. In particular, linking
196     code into a module with an private global value may cause the
197     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
198     symbol is private to the module, all references can be updated. This
199     doesn't show up in any symbol table in the object file.
200 ``internal``
201     Similar to private, but the value shows as a local symbol
202     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
203     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
204 ``available_externally``
205     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
206     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
207     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
208     of the definition of the global, which is known to be somewhere
209     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
210     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
211     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
212     not declarations.
213 ``linkonce``
214     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
215     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
216     some forms of inline functions, templates, or other code which must
217     be generated in each translation unit that uses it, but where the
218     body may be overridden with a more definitive definition later.
219     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
220     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
221     inline the body of this function into callers because it doesn't
222     know if this definition of the function is the definitive definition
223     within the program or whether it will be overridden by a stronger
224     definition. To enable inlining and other optimizations, use
225     "``linkonce_odr``" linkage.
226 ``weak``
227     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
228     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
229     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
230     in C source code.
231 ``common``
232     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
233     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
234     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
235     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
236     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
237     must have a zero initializer, and may not be marked
238     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
239     common linkage.
240
241 .. _linkage_appending:
242
243 ``appending``
244     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
245     pointer to array type. When two global variables with appending
246     linkage are linked together, the two global arrays are appended
247     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
248     system linker append together "sections" with identical names when
249     .o files are linked.
250 ``extern_weak``
251     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
252     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
253     instead of being an undefined reference.
254 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
255     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
256     functions with different semantics. Other languages, such as
257     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
258     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
259     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
260     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
261     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
262 ``external``
263     If none of the above identifiers are used, the global is externally
264     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
265     resolve external symbol references.
266
267 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
268 other than ``external`` or ``extern_weak``.
269
270 .. _callingconv:
271
272 Calling Conventions
273 -------------------
274
275 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
276 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
277 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
278 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
279 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
280 added in the future:
281
282 "``ccc``" - The C calling convention
283     This calling convention (the default if no other calling convention
284     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
285     convention supports varargs function calls and tolerates some
286     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
287     the function (as does normal C).
288 "``fastcc``" - The fast calling convention
289     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
290     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
291     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
292     code for the target, without having to conform to an externally
293     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
294     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
295     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
296     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
297     match the prototype of the function definition.
298 "``coldcc``" - The cold calling convention
299     This calling convention attempts to make code in the caller as
300     efficient as possible under the assumption that the call is not
301     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
302     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
303     This calling convention does not support varargs and requires the
304     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
305     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
306     calls for inlining.
307 "``cc 10``" - GHC convention
308     This calling convention has been implemented specifically for use by
309     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
310     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
311     by disabling callee save registers. This calling convention should
312     not be used lightly but only for specific situations such as an
313     alternative to the *register pinning* performance technique often
314     used when implementing functional programming languages. At the
315     moment only X86 supports this convention and it has the following
316     limitations:
317
318     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
319        floating point types are supported.
320     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
321        floating point parameters.
322
323     This calling convention supports `tail call
324     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
325     caller and callee are using it.
326 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
327     This calling convention has been implemented specifically for use by
328     the `High-Performance Erlang
329     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
330     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
331     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
332     registers for argument passing than the ordinary C calling
333     convention and defines no callee-saved registers. The calling
334     convention properly supports `tail call
335     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
336     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
337     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
338     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
339     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
340     bit).
341 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
342     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
343     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
344     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
345     platform's customary return register.
346 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
347     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
348     sequence in place of a call site. This convention forces the call
349     arguments into registers but allows them to be dynamcially
350     allocated. This can currently only be used with calls to
351     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
352     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
353 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
354     This calling convention attempts to make the code in the caller as little
355     intrusive as possible. This calling convention behaves identical to the `C`
356     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
357     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
358     burden of saving and recovering a large register set before and after the
359     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
360     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
361     apply for values returned in callee-saved registers.
362
363     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
364       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
365       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
366
367     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
368     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
369     of code that doesn't many registers. The cold path might need to call out to
370     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
371     registers, which haven't already been saved by the caller. The
372     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
373     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
374     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
375     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
376     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
377     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
378
379     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
380     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
381     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
382     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
383     by other runtimes in the future too. The current implementation only
384     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
385     future.
386 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
387     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
388     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
389     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
390     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
391     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
392     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
393     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
394     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
395     returned in callee-saved registers.
396
397     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
398       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
399       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
400
401     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
402     that don't need to call out to any other functions.
403
404     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
405     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
406     experimental at this time.
407 "``cc <n>``" - Numbered convention
408     Any calling convention may be specified by number, allowing
409     target-specific calling conventions to be used. Target specific
410     calling conventions start at 64.
411
412 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
413 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
414 convention.
415
416 .. _visibilitystyles:
417
418 Visibility Styles
419 -----------------
420
421 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
422 styles:
423
424 "``default``" - Default style
425     On targets that use the ELF object file format, default visibility
426     means that the declaration is visible to other modules and, in
427     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
428     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
429     to other modules. Default visibility corresponds to "external
430     linkage" in the language.
431 "``hidden``" - Hidden style
432     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
433     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
434     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
435     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
436     library) can reference it directly.
437 "``protected``" - Protected style
438     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
439     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
440     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
441     cannot be overridden by another module.
442
443 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
444 visibility.
445
446 .. _dllstorageclass:
447
448 DLL Storage Classes
449 -------------------
450
451 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
452 DLL storage class:
453
454 ``dllimport``
455     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
456     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
457     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
458     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
459 ``dllexport``
460     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
461     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
462     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
463     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
464     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
465     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
466
467 .. _tls_model:
468
469 Thread Local Storage Models
470 ---------------------------
471
472 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
473 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
474 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
475 TLS model may be specified:
476
477 ``localdynamic``
478     For variables that are only used within the current shared library.
479 ``initialexec``
480     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
481 ``localexec``
482     For variables defined in the executable and only used within it.
483
484 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
485
486 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
487 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
488 more information on under which circumstances the different models may
489 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
490 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
491
492 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
493 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
494
495 .. _namedtypes:
496
497 Structure Types
498 ---------------
499
500 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
501 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
502 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
503 to forward declare a type which is not yet available.
504
505 An example of a identified structure specification is:
506
507 .. code-block:: llvm
508
509     %mytype = type { %mytype*, i32 }
510
511 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
512 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
513
514 .. _globalvars:
515
516 Global Variables
517 ----------------
518
519 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
520 instead of run-time.
521
522 Global variables definitions must be initialized.
523
524 Global variables in other translation units can also be declared, in which
525 case they don't have an initializer.
526
527 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
528 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
529
530 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
531 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
532 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
533 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
534 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
535 variable.
536
537 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
538 constant, even if the final definition of the global is not. This
539 capability can be used to enable slightly better optimization of the
540 program, but requires the language definition to guarantee that
541 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
542 units that do not include the definition.
543
544 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
545 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
546 always define a pointer to their "content" type because they describe a
547 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
548 pointers.
549
550 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
551 that the address is not significant, only the content. Constants marked
552 like this can be merged with other constants if they have the same
553 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
554 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
555 whose address is significant.
556
557 A global variable may be declared to reside in a target-specific
558 numbered address space. For targets that support them, address spaces
559 may affect how optimizations are performed and/or what target
560 instructions are used to access the variable. The default address space
561 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
562
563 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
564 target supports it, it will emit globals to the section specified.
565 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
566 support.
567
568 By default, global initializers are optimized by assuming that global
569 variables defined within the module are not modified from their
570 initial values before the start of the global initializer.  This is
571 true even for variables potentially accessible from outside the
572 module, including those with external linkage or appearing in
573 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
574 by marking the variable with ``externally_initialized``.
575
576 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
577 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
578 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
579 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
580 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
581 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
582 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
583 assume that the globals are densely packed in their section and try to
584 iterate over them as an array, alignment padding would break this
585 iteration.
586
587 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
588
589 Variables and aliasaes can have a
590 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
591
592 Syntax::
593
594     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
595                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
596                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
597                          [, section "name"] [, align <Alignment>]
598
599 For example, the following defines a global in a numbered address space
600 with an initializer, section, and alignment:
601
602 .. code-block:: llvm
603
604     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
605
606 The following example just declares a global variable
607
608 .. code-block:: llvm
609
610    @G = external global i32
611
612 The following example defines a thread-local global with the
613 ``initialexec`` TLS model:
614
615 .. code-block:: llvm
616
617     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
618
619 .. _functionstructure:
620
621 Functions
622 ---------
623
624 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
625 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
626 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
627 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
628 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
629 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
630 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
631 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
632 an optional section, an optional alignment,
633 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
634 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
635 curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
636
637 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
638 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
639 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
640 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
641 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
642 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
643 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
644 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
645
646 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
647 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
648 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
649 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
650 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
651 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
652 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
653 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
654 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
655
656 The first basic block in a function is special in two ways: it is
657 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
658 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
659 the entry block of a function). Because the block can have no
660 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
661
662 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
663 target supports it, it will emit functions to the section specified.
664 Additionally, the function can placed in a COMDAT.
665
666 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
667 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
668 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
669 is specified, the function is forced to have at least that much
670 alignment. All alignments must be a power of 2.
671
672 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
673 be significant and two identical functions can be merged.
674
675 Syntax::
676
677     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
678            [cconv] [ret attrs]
679            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
680            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat $<ComdatName>]
681            [align N] [gc] [prefix Constant] { ... }
682
683 .. _langref_aliases:
684
685 Aliases
686 -------
687
688 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
689 are just a new symbol and metadata for an existing position.
690
691 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
692 constant expression.
693
694 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
695 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
696 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
697
698 Syntax::
699
700     @<Name> = [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias [Linkage] <AliaseeTy> @<Aliasee>
701
702 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
703 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
704 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
705
706 Alias that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
707 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
708 to the same content.
709
710 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
711 some can only be checked when producing an object file:
712
713 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
714   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
715
716 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
717   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
718   object file.
719
720 * No global value in the expression can be a declaration, since that
721   would require a relocation, which is not possible.
722
723 .. _langref_comdats:
724
725 Comdats
726 -------
727
728 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
729
730 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects which
731 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
732 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
733 aliasee computes to, if any.
734
735 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
736 choose between keys in two different object files.
737
738 Syntax::
739
740     $<Name> = comdat SelectionKind
741
742 The selection kind must be one of the following:
743
744 ``any``
745     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
746 ``exactmatch``
747     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
748     same data.
749 ``largest``
750     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
751 ``noduplicates``
752     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
753 ``samesize``
754     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
755     same amount of data.
756
757 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
758 ``any`` as a selection kind.
759
760 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
761 the COMDAT key's section is the largest:
762
763 .. code-block:: llvm
764
765    $foo = comdat largest
766    @foo = global i32 2, comdat $foo
767
768    define void @bar() comdat $foo {
769      ret void
770    }
771
772 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
773 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
774 and another COMDAT section with selection kind
775 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
776 section and contains the contents of the ``@baz`` symbol.
777
778 There are some restrictions on the properties of the global object.
779 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
780 targeting COFF.
781 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
782 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
783 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
784 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
785 if a collision occurs in the symbol table.
786
787 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
788 For example:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792    $foo = comdat any
793    $bar = comdat any
794    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat $foo
795    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat $bar
796
797 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
798 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
799 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
800 sections.
801
802 Note that certain IR constructs like global variables and functions may create
803 COMDATs in the object file in addition to any which are specified using COMDAT
804 IR.  This arises, for example, when a global variable has linkonce_odr linkage.
805
806 .. _namedmetadatastructure:
807
808 Named Metadata
809 --------------
810
811 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
812 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
813 operands for a named metadata.
814
815 Syntax::
816
817     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
818     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
819     !1 = metadata !{metadata !"one"}
820     !2 = metadata !{metadata !"two"}
821     ; A named metadata.
822     !name = !{!0, !1, !2}
823
824 .. _paramattrs:
825
826 Parameter Attributes
827 --------------------
828
829 The return type and each parameter of a function type may have a set of
830 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
831 used to communicate additional information about the result or
832 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
833 of the function, not of the function type, so functions with different
834 parameter attributes can have the same function type.
835
836 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
837 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
838 For example:
839
840 .. code-block:: llvm
841
842     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
843     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
844     declare signext i8 @returns_signed_char()
845
846 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
847 ``readonly``) come immediately after the argument list.
848
849 Currently, only the following parameter attributes are defined:
850
851 ``zeroext``
852     This indicates to the code generator that the parameter or return
853     value should be zero-extended to the extent required by the target's
854     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
855     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
856 ``signext``
857     This indicates to the code generator that the parameter or return
858     value should be sign-extended to the extent required by the target's
859     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
860     the callee (for a return value).
861 ``inreg``
862     This indicates that this parameter or return value should be treated
863     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
864     a function call or return (usually, by putting it in a register as
865     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
866     two different kinds of registers). Use of this attribute is
867     target-specific.
868 ``byval``
869     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
870     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
871     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
872     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
873     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
874     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
875     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
876     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
877     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
878     values.
879
880     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
881     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
882     form and the known alignment of the pointer specified to the call
883     site. If the alignment is not specified, then the code generator
884     makes a target-specific assumption.
885
886 .. _attr_inalloca:
887
888 ``inalloca``
889
890     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
891     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
892     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
893     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
894     inalloca keyword.  Only the past argument may have the ``inalloca``
895     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
896
897     An argument allocation may be used by a call at most once because
898     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
899     used in conjunction with other attributes that affect argument
900     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
901     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
902     large aggregate return values, which means that frontend authors
903     must lower them with ``sret`` pointers.
904
905     When the call site is reached, the argument allocation must have
906     been the most recent stack allocation that is still live, or the
907     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
908     space after an argument allocation and before its call site, but it
909     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
910     <int_stackrestore>`.
911
912     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
913     attribute.
914
915 ``sret``
916     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
917     structure that is the return value of the function in the source
918     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
919     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
920     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
921     the first parameter. This is not a valid attribute for return
922     values.
923
924 .. _noalias:
925
926 ``noalias``
927     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
928     the argument or return value do not alias pointer values which are
929     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
930     call to the parent function, dependencies between memory references
931     from before or after the call and from those during the call are
932     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
933     value used in that call. The caller shares the responsibility with
934     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
935     details, please see the discussion of the NoAlias response in :ref:`alias
936     analysis <Must, May, or No>`.
937
938     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
939     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
940     though it is slightly weaker.
941
942     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
943     while LLVM's ``noalias`` is.
944 ``nocapture``
945     This indicates that the callee does not make any copies of the
946     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
947     attribute for return values.
948
949 .. _nest:
950
951 ``nest``
952     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
953     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
954     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
955
956 ``returned``
957     This indicates that the function always returns the argument as its return
958     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
959     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
960     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
961     the callee. The parameter and the function return type must be valid
962     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
963     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
964
965 ``nonnull``
966     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
967     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
968     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
969     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer 
970     is non-null.
971
972 .. _gc:
973
974 Garbage Collector Names
975 -----------------------
976
977 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
978 string:
979
980 .. code-block:: llvm
981
982     define void @f() gc "name" { ... }
983
984 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
985 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
986 support the named garbage collection algorithm.
987
988 .. _prefixdata:
989
990 Prefix Data
991 -----------
992
993 Prefix data is data associated with a function which the code generator
994 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
995 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
996 specific functions and make it available through the function pointer while
997 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
998 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
999 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
1000 of the prefix data.
1001
1002 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
1003 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1004 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1005 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1006 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
1007 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1008 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
1009 makes the format of the prefix data highly target dependent.
1010
1011 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1012 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
1013 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
1014 of the prefix data.
1015
1016 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1017 which encodes the ``nop`` instruction:
1018
1019 .. code-block:: llvm
1020
1021     define void @f() prefix i8 144 { ... }
1022
1023 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
1024 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
1025 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1026
1027 .. code-block:: llvm
1028
1029     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1030
1031     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1032
1033 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1034 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1035 optimizers but will not be emitted in the object file.
1036
1037 .. _attrgrp:
1038
1039 Attribute Groups
1040 ----------------
1041
1042 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1043 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1044 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1045 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1046 group will capture the important command line flags used to build that file.
1047
1048 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1049 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1050 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1051 different groups are merged.
1052
1053 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1054 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1055
1056 .. code-block:: llvm
1057
1058    ; Target-independent attributes:
1059    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1060
1061    ; Target-dependent attributes:
1062    attributes #1 = { "no-sse" }
1063
1064    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1065    define void @f() #0 #1 { ... }
1066
1067 .. _fnattrs:
1068
1069 Function Attributes
1070 -------------------
1071
1072 Function attributes are set to communicate additional information about
1073 a function. Function attributes are considered to be part of the
1074 function, not of the function type, so functions with different function
1075 attributes can have the same function type.
1076
1077 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1078 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1079 example:
1080
1081 .. code-block:: llvm
1082
1083     define void @f() noinline { ... }
1084     define void @f() alwaysinline { ... }
1085     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1086     define void @f() optsize { ... }
1087
1088 ``alignstack(<n>)``
1089     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1090     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1091     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1092     parentheses.
1093 ``alwaysinline``
1094     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1095     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1096     inlining size threshold for this caller.
1097 ``builtin``
1098     This indicates that the callee function at a call site should be
1099     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1100     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1101     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
1102     attribute.
1103 ``cold``
1104     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1105     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1106     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1107     weight.
1108 ``inlinehint``
1109     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1110     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1111     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1112     inliner.
1113 ``jumptable``
1114     This attribute indicates that the function should be added to a
1115     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1116     references to this function should be replaced with a reference to the
1117     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1118     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1119     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1120     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1121 ``minsize``
1122     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1123     passes make choices that keep the code size of this function as small
1124     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1125     performance in order to minimize the size of the generated code.
1126 ``naked``
1127     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1128     function. This can have very system-specific consequences.
1129 ``nobuiltin``
1130     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1131     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1132     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1133     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1134     and on function declarations and definitions.
1135 ``noduplicate``
1136     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1137     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1138     within its parent function, but may not be duplicated within
1139     its parent function.
1140
1141     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1142     be an inlining candidate, provided that the call is not
1143     duplicated by inlining. That implies that the function has
1144     internal linkage and only has one call site, so the original
1145     call is dead after inlining.
1146 ``noimplicitfloat``
1147     This attributes disables implicit floating point instructions.
1148 ``noinline``
1149     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1150     function in any situation. This attribute may not be used together
1151     with the ``alwaysinline`` attribute.
1152 ``nonlazybind``
1153     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1154     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1155     startup time if the function is not called during program startup.
1156 ``noredzone``
1157     This attribute indicates that the code generator should not use a
1158     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1159 ``noreturn``
1160     This function attribute indicates that the function never returns
1161     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1162     function ever does dynamically return.
1163 ``nounwind``
1164     This function attribute indicates that the function never returns
1165     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
1166     unwind, its runtime behavior is undefined.
1167 ``optnone``
1168     This function attribute indicates that the function is not optimized
1169     by any optimization or code generator passes with the
1170     exception of interprocedural optimization passes.
1171     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1172     attribute; this attribute is also incompatible
1173     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1174
1175     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1176     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1177     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1178     candidates for inlining into the body of this function.
1179 ``optsize``
1180     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1181     passes make choices that keep the code size of this function low,
1182     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1183     long as they do not significantly impact runtime performance.
1184 ``readnone``
1185     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1186     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1187     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1188     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1189     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1190     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1191     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1192     the ``C++`` exception throwing methods.
1193
1194     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1195     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1196     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1197 ``readonly``
1198     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1199     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1200     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1201     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1202     state that may be set in the caller. A readonly function always
1203     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1204     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1205     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1206     methods.
1207
1208     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1209     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1210     the pointer points to.
1211 ``returns_twice``
1212     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1213     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1214     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1215     functions.
1216 ``sanitize_address``
1217     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1218     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1219 ``sanitize_memory``
1220     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1221     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1222 ``sanitize_thread``
1223     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1224     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1225 ``ssp``
1226     This attribute indicates that the function should emit a stack
1227     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1228     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1229     return from the function to see if it has been overwritten. A
1230     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1231     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1232
1233     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1234     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1235     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1236       ``ssp-buffer-size``.
1237
1238     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1239     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1240
1241     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1242     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1243     function will have an ``ssp`` attribute.
1244 ``sspreq``
1245     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1246     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1247     attribute.
1248
1249     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1250     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1251     The specific layout rules are:
1252
1253     #. Large arrays and structures containing large arrays
1254        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1255     #. Small arrays and structures containing small arrays
1256        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1257     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1258        protector.
1259
1260     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1261     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1262     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1263     an ``sspreq`` attribute.
1264 ``sspstrong``
1265     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1266     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1267     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1268     will enable protectors for functions with:
1269
1270     - Arrays of any size and type
1271     - Aggregates containing an array of any size and type.
1272     - Calls to alloca().
1273     - Local variables that have had their address taken.
1274
1275     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1276     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1277     The specific layout rules are:
1278
1279     #. Large arrays and structures containing large arrays
1280        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1281     #. Small arrays and structures containing small arrays
1282        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1283     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1284        protector.
1285
1286     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1287
1288     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1289     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1290     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1291 ``uwtable``
1292     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1293     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1294     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1295     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1296     units.
1297
1298 .. _moduleasm:
1299
1300 Module-Level Inline Assembly
1301 ----------------------------
1302
1303 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1304 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1305 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1306 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1307
1308 .. code-block:: llvm
1309
1310     module asm "inline asm code goes here"
1311     module asm "more can go here"
1312
1313 The strings can contain any character by escaping non-printable
1314 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1315 two digit hex code for the number.
1316
1317 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1318 assembly code is generated.
1319
1320 .. _langref_datalayout:
1321
1322 Data Layout
1323 -----------
1324
1325 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1326 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1327 simply:
1328
1329 .. code-block:: llvm
1330
1331     target datalayout = "layout specification"
1332
1333 The *layout specification* consists of a list of specifications
1334 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1335 with a letter and may include other information after the letter to
1336 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1337 as follows:
1338
1339 ``E``
1340     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1341     the bits with the most significance have the lowest address
1342     location.
1343 ``e``
1344     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1345     is, the bits with the least significance have the lowest address
1346     location.
1347 ``S<size>``
1348     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1349     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1350     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1351     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1352     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1353     alignment promotions.
1354 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1355     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1356     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1357     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1358     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1359     in the range [1,2^23).
1360 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1361     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1362     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1363 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1364     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1365     ``<size>``.
1366 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1367     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1368     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1369     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1370     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1371     targets.
1372 ``a:<abi>:<pref>``
1373     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1374 ``m:<mangling>``
1375     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1376     options are
1377
1378     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1379     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1380     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1381       symbols get a ``_`` prefix.
1382     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1383       functions also get a suffix based on the frame size.
1384 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1385     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1386     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1387     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1388     this set are considered to support most general arithmetic operations
1389     efficiently.
1390
1391 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1392 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1393 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1394
1395 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1396 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1397 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1398 specifications are given in this list:
1399
1400 -  ``E`` - big endian
1401 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1402 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1403    same as the default address space.
1404 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1405 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1406 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1407 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1408 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1409 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1410    alignment of 64-bits
1411 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1412 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1413 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1414 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1415 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1416 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1417 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1418
1419 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1420 following rules:
1421
1422 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1423    that specification is used.
1424 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1425    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1426    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1427    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1428    given the default specifications above, the i7 type will use the
1429    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1430    alignment of i64 (largest specified).
1431 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1432    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1433    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1434    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1435
1436 The function of the data layout string may not be what you expect.
1437 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1438 the code generator should use.
1439
1440 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1441 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1442 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1443 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1444 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1445 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1446 that require precise layout information, but this also prevents those
1447 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1448
1449 .. _langref_triple:
1450
1451 Target Triple
1452 -------------
1453
1454 A module may specify a target triple string that describes the target
1455 host. The syntax for the target triple is simply:
1456
1457 .. code-block:: llvm
1458
1459     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1460
1461 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1462 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1463
1464 ::
1465
1466     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1467     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1468
1469 This information is passed along to the backend so that it generates
1470 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1471 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1472
1473 .. _pointeraliasing:
1474
1475 Pointer Aliasing Rules
1476 ----------------------
1477
1478 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1479 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1480 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1481 to the following rules:
1482
1483 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1484    value it is *based* on.
1485 -  An address of a global variable is associated with the address range
1486    of the variable's storage.
1487 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1488    address range of the allocated storage.
1489 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1490    address.
1491 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1492    a function not defined within LLVM may be associated with address
1493    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1494    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1495    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1496
1497 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1498 following rules:
1499
1500 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1501    on the first operand of the ``getelementptr``.
1502 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1503    ``bitcast``.
1504 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1505    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1506    the pointer's value.
1507 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1508
1509 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1510 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1511
1512 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1513 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1514 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1515 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1516 alignment of the store.
1517
1518 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1519 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1520 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1521 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1522 alias analysis.
1523
1524 .. _volatile:
1525
1526 Volatile Memory Accesses
1527 ------------------------
1528
1529 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1530 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1531 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1532 volatile operations or change their order of execution relative to other
1533 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1534 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1535 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1536
1537 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1538 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1539 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1540 target-legal volatile load/store instructions.
1541
1542 .. admonition:: Rationale
1543
1544  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1545  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1546  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1547  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1548  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1549  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1550  do not violate the frontend's contract with the language.
1551
1552 .. _memmodel:
1553
1554 Memory Model for Concurrent Operations
1555 --------------------------------------
1556
1557 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1558 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1559 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1560 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1561
1562 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1563
1564 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1565 that
1566
1567 -  Is a superset of single-thread program order, and
1568 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1569    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1570    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1571    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1572    Constraints <ordering>`).
1573
1574 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1575 between a thread and signals executing inside that thread.
1576
1577 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1578 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1579 (defined) write operations (store instructions, atomic
1580 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1581 section, initialized globals are considered to have a write of the
1582 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1583 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1584 may see any write to the same byte, except:
1585
1586 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1587    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1588    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1589 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1590    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1591
1592 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1593
1594 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1595    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1596    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1597    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1598    synchronization.)
1599 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1600    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1601 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1602    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1603 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1604    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1605    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1606    constraints on how the choice is made.
1607 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1608
1609 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1610 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1611 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1612 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1613 than one instruction to read the series of bytes.
1614
1615 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1616 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1617 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1618 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1619 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1620 from an address, introducing a store can change a load that may see
1621 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1622
1623 .. _ordering:
1624
1625 Atomic Memory Ordering Constraints
1626 ----------------------------------
1627
1628 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1629 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1630 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1631 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1632 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1633 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1634 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1635 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1636 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1637 differently since they don't take an address. See that instruction's
1638 documentation for details.
1639
1640 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1641 :doc:`Atomics`.
1642
1643 ``unordered``
1644     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1645     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1646     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1647     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1648     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1649     to make them atomic in any interesting way.
1650 ``monotonic``
1651     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1652     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1653     address. All modification orders must be compatible with the
1654     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1655     orders can be combined to a global total order for the whole program
1656     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1657     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1658     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1659     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1660     happens before another atomic read of the same address, the later
1661     read must see the same value or a later value in the address's
1662     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1663     stronger) operations on the same address. If an address is written
1664     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1665     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1666     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1667     ``memory_order_relaxed``.
1668 ``acquire``
1669     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1670     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1671     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1672 ``release``
1673     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1674     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1675     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1676     complete description; see the C++0x definition of a release
1677     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1678     ``memory_order_release``.
1679 ``acq_rel`` (acquire+release)
1680     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1681     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1682 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1683     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1684     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1685     writes), there is a global total order on all
1686     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1687     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1688     modification orders of all the affected addresses. Each
1689     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1690     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1691     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1692
1693 .. _singlethread:
1694
1695 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1696 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1697 other operations running in the same thread (for example, in signal
1698 handlers).
1699
1700 .. _fastmath:
1701
1702 Fast-Math Flags
1703 ---------------
1704
1705 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1706 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1707 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1708 otherwise unsafe floating point operations
1709
1710 ``nnan``
1711    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1712    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1713    NaNs, but the value of the result is undefined.
1714
1715 ``ninf``
1716    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1717    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1718    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1719
1720 ``nsz``
1721    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1722    argument or result as insignificant.
1723
1724 ``arcp``
1725    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1726    argument rather than perform division.
1727
1728 ``fast``
1729    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1730    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1731    flag implies all the others.
1732
1733 .. _typesystem:
1734
1735 Type System
1736 ===========
1737
1738 The LLVM type system is one of the most important features of the
1739 intermediate representation. Being typed enables a number of
1740 optimizations to be performed on the intermediate representation
1741 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1742 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1743 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1744 not feasible to perform on normal three address code representations.
1745
1746 .. _t_void:
1747
1748 Void Type
1749 ---------
1750
1751 :Overview:
1752
1753
1754 The void type does not represent any value and has no size.
1755
1756 :Syntax:
1757
1758
1759 ::
1760
1761       void
1762
1763
1764 .. _t_function:
1765
1766 Function Type
1767 -------------
1768
1769 :Overview:
1770
1771
1772 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1773 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1774 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1775 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1776
1777 :Syntax:
1778
1779 ::
1780
1781       <returntype> (<parameter list>)
1782
1783 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1784 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1785 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1786 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1787 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1788 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1789
1790 :Examples:
1791
1792 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1793 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1794 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1795 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1796 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1797 | ``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. |
1798 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1799 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1800 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1801
1802 .. _t_firstclass:
1803
1804 First Class Types
1805 -----------------
1806
1807 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1808 Values of these types are the only ones which can be produced by
1809 instructions.
1810
1811 .. _t_single_value:
1812
1813 Single Value Types
1814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1815
1816 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1817
1818 .. _t_integer:
1819
1820 Integer Type
1821 """"""""""""
1822
1823 :Overview:
1824
1825 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1826 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1827 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1828
1829 :Syntax:
1830
1831 ::
1832
1833       iN
1834
1835 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1836 value.
1837
1838 Examples:
1839 *********
1840
1841 +----------------+------------------------------------------------+
1842 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1843 +----------------+------------------------------------------------+
1844 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1845 +----------------+------------------------------------------------+
1846 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1847 +----------------+------------------------------------------------+
1848
1849 .. _t_floating:
1850
1851 Floating Point Types
1852 """"""""""""""""""""
1853
1854 .. list-table::
1855    :header-rows: 1
1856
1857    * - Type
1858      - Description
1859
1860    * - ``half``
1861      - 16-bit floating point value
1862
1863    * - ``float``
1864      - 32-bit floating point value
1865
1866    * - ``double``
1867      - 64-bit floating point value
1868
1869    * - ``fp128``
1870      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1871
1872    * - ``x86_fp80``
1873      -  80-bit floating point value (X87)
1874
1875    * - ``ppc_fp128``
1876      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1877
1878 X86_mmx Type
1879 """"""""""""
1880
1881 :Overview:
1882
1883 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1884 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1885 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1886 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1887 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1888 of this type.
1889
1890 :Syntax:
1891
1892 ::
1893
1894       x86_mmx
1895
1896
1897 .. _t_pointer:
1898
1899 Pointer Type
1900 """"""""""""
1901
1902 :Overview:
1903
1904 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1905 commonly used to reference objects in memory.
1906
1907 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1908 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1909 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1910 are target-specific.
1911
1912 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1913 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1914
1915 :Syntax:
1916
1917 ::
1918
1919       <type> *
1920
1921 :Examples:
1922
1923 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1924 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1925 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1926 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1927 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1928 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1929 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1930
1931 .. _t_vector:
1932
1933 Vector Type
1934 """""""""""
1935
1936 :Overview:
1937
1938 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1939 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1940 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1941 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1942 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1943
1944 :Syntax:
1945
1946 ::
1947
1948       < <# elements> x <elementtype> >
1949
1950 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1951 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1952 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1953
1954 :Examples:
1955
1956 +-------------------+--------------------------------------------------+
1957 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1958 +-------------------+--------------------------------------------------+
1959 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1960 +-------------------+--------------------------------------------------+
1961 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1962 +-------------------+--------------------------------------------------+
1963 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1964 +-------------------+--------------------------------------------------+
1965
1966 .. _t_label:
1967
1968 Label Type
1969 ^^^^^^^^^^
1970
1971 :Overview:
1972
1973 The label type represents code labels.
1974
1975 :Syntax:
1976
1977 ::
1978
1979       label
1980
1981 .. _t_metadata:
1982
1983 Metadata Type
1984 ^^^^^^^^^^^^^
1985
1986 :Overview:
1987
1988 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1989 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1990
1991 :Syntax:
1992
1993 ::
1994
1995       metadata
1996
1997 .. _t_aggregate:
1998
1999 Aggregate Types
2000 ^^^^^^^^^^^^^^^
2001
2002 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2003 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2004 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2005 aggregate types.
2006
2007 .. _t_array:
2008
2009 Array Type
2010 """"""""""
2011
2012 :Overview:
2013
2014 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2015 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2016 elements) and an underlying data type.
2017
2018 :Syntax:
2019
2020 ::
2021
2022       [<# elements> x <elementtype>]
2023
2024 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2025 be any type with a size.
2026
2027 :Examples:
2028
2029 +------------------+--------------------------------------+
2030 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2031 +------------------+--------------------------------------+
2032 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2033 +------------------+--------------------------------------+
2034 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2035 +------------------+--------------------------------------+
2036
2037 Here are some examples of multidimensional arrays:
2038
2039 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2040 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2041 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2042 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2043 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2044 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2045 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2046
2047 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2048 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2049 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2050 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2051 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2052 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2053 example.
2054
2055 .. _t_struct:
2056
2057 Structure Type
2058 """"""""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 The structure type is used to represent a collection of data members
2063 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2064 a size.
2065
2066 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2067 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2068 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2069 '``insertvalue``' instructions.
2070
2071 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2072 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2073 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2074 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2075 required to match what the underlying code generator expects.
2076
2077 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2078 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2079 identified types are always defined at the top level with a name.
2080 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2081 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2082 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2083
2084 :Syntax:
2085
2086 ::
2087
2088       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2089       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2090
2091 :Examples:
2092
2093 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2094 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2095 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2096 | ``{ 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``.  |
2097 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2098 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2099 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2100
2101 .. _t_opaque:
2102
2103 Opaque Structure Types
2104 """"""""""""""""""""""
2105
2106 :Overview:
2107
2108 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2109 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2110 notion of a forward declared structure.
2111
2112 :Syntax:
2113
2114 ::
2115
2116       %X = type opaque
2117       %52 = type opaque
2118
2119 :Examples:
2120
2121 +--------------+-------------------+
2122 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2123 +--------------+-------------------+
2124
2125 .. _constants:
2126
2127 Constants
2128 =========
2129
2130 LLVM has several different basic types of constants. This section
2131 describes them all and their syntax.
2132
2133 Simple Constants
2134 ----------------
2135
2136 **Boolean constants**
2137     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2138     of the ``i1`` type.
2139 **Integer constants**
2140     Standard integers (such as '4') are constants of the
2141     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2142     integer types.
2143 **Floating point constants**
2144     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2145     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2146     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2147     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2148     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2149     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2150     point <t_floating>` type.
2151 **Null pointer constants**
2152     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2153     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2154
2155 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2156 floating point constants. For example, the form
2157 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2158 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2159 constants are required (and the only time that they are generated by the
2160 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2161 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2162 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2163 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2164 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2165
2166 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2167 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2168 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2169 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2170 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2171 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2172 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2173 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2174 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2175 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2176 will only work if they match the long double format on your target.
2177 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2178 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2179 (sign bit at the left).
2180
2181 There are no constants of type x86_mmx.
2182
2183 .. _complexconstants:
2184
2185 Complex Constants
2186 -----------------
2187
2188 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2189 constants and smaller complex constants.
2190
2191 **Structure constants**
2192     Structure constants are represented with notation similar to
2193     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2194     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2195     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2196     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2197     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2198     must match those specified by the type.
2199 **Array constants**
2200     Array constants are represented with notation similar to array type
2201     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2202     square brackets (``[]``)). For example:
2203     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2204     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2205     match those specified by the type.
2206 **Vector constants**
2207     Vector constants are represented with notation similar to vector
2208     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2209     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2210     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2211     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2212     elements must match those specified by the type.
2213 **Zero initialization**
2214     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2215     value to zero of *any* type, including scalar and
2216     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2217     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2218     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2219 **Metadata node**
2220     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2221     type <t_metadata>`. For example:
2222     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2223     constants that are meant to be interpreted as part of the
2224     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2225     information such as debug info.
2226
2227 Global Variable and Function Addresses
2228 --------------------------------------
2229
2230 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2231 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2232 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2233 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2234 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2235 file:
2236
2237 .. code-block:: llvm
2238
2239     @X = global i32 17
2240     @Y = global i32 42
2241     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2242
2243 .. _undefvalues:
2244
2245 Undefined Values
2246 ----------------
2247
2248 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2249 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2250 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2251 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2252
2253 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2254 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2255 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2256 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2257
2258 .. code-block:: llvm
2259
2260       %A = add %X, undef
2261       %B = sub %X, undef
2262       %C = xor %X, undef
2263     Safe:
2264       %A = undef
2265       %B = undef
2266       %C = undef
2267
2268 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2269 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2270
2271 .. code-block:: llvm
2272
2273       %A = or %X, undef
2274       %B = and %X, undef
2275     Safe:
2276       %A = -1
2277       %B = 0
2278     Unsafe:
2279       %A = undef
2280       %B = undef
2281
2282 These logical operations have bits that are not always affected by the
2283 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2284 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2285 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2286 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2287 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2288 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2289 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2290 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2291
2292 .. code-block:: llvm
2293
2294       %A = select undef, %X, %Y
2295       %B = select undef, 42, %Y
2296       %C = select %X, %Y, undef
2297     Safe:
2298       %A = %X     (or %Y)
2299       %B = 42     (or %Y)
2300       %C = %Y
2301     Unsafe:
2302       %A = undef
2303       %B = undef
2304       %C = undef
2305
2306 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2307 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2308 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2309 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2310 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2311 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2312 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2313
2314 .. code-block:: llvm
2315
2316       %A = xor undef, undef
2317
2318       %B = undef
2319       %C = xor %B, %B
2320
2321       %D = undef
2322       %E = icmp lt %D, 4
2323       %F = icmp gte %D, 4
2324
2325     Safe:
2326       %A = undef
2327       %B = undef
2328       %C = undef
2329       %D = undef
2330       %E = undef
2331       %F = undef
2332
2333 This example points out that two '``undef``' operands are not
2334 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2335 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2336 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2337 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2338 its value over its "live range". This is true because the variable
2339 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2340 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2341 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2342 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2343 uses with" concept would not hold.
2344
2345 .. code-block:: llvm
2346
2347       %A = fdiv undef, %X
2348       %B = fdiv %X, undef
2349     Safe:
2350       %A = undef
2351     b: unreachable
2352
2353 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2354 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2355 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2356 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2357 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2358 However, in the second example, we can make a more aggressive
2359 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2360 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2361 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2362 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2363 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2364 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2365
2366 .. code-block:: llvm
2367
2368     a:  store undef -> %X
2369     b:  store %X -> undef
2370     Safe:
2371     a: <deleted>
2372     b: unreachable
2373
2374 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2375 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2376 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2377 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2378 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2379
2380 .. _poisonvalues:
2381
2382 Poison Values
2383 -------------
2384
2385 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2386 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2387 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2388 which results in undefined behavior.
2389
2390 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2391 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2392 the ``nsw`` flag.
2393
2394 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2395
2396 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2397 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2398    their dynamic predecessor basic block.
2399 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2400    in the dynamic callers of their functions.
2401 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2402    instructions that dynamically transfer control back to them.
2403 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2404    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2405    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2406 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2407    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2408    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2409    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2410 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2411    most recent preceding instruction with externally visible side
2412    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2413    operations <volatile>`.)
2414 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2415    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2416    multiple successors and the instruction is always executed when
2417    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2418    when control is transferred to another.
2419 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2420    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2421    be different if the terminator had transferred control to a different
2422    successor.
2423 -  Dependence is transitive.
2424
2425 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2426 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2427 on a poison value has undefined behavior.
2428
2429 Here are some examples:
2430
2431 .. code-block:: llvm
2432
2433     entry:
2434       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2435       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2436       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2437       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2438
2439       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2440       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2441
2442       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2443
2444       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2445       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2446       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2447       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2448
2449       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2450       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2451
2452     true:
2453       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2454                                            ; it has undefined behavior.
2455       br label %end
2456
2457     end:
2458       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2459                                            ; Both edges into this PHI are
2460                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2461                                            ; always results in a poison value.
2462
2463       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2464                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2465                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2466
2467       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2468                                            ; The same branch again, but this time the
2469                                            ; true block doesn't have side effects.
2470
2471     second_true:
2472       ; No side effects!
2473       ret void
2474
2475     second_end:
2476       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2477                                            ; on the store in %end. Also, it is
2478                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2479                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2480                                            ; behavior in this example).
2481
2482 .. _blockaddress:
2483
2484 Addresses of Basic Blocks
2485 -------------------------
2486
2487 ``blockaddress(@function, %block)``
2488
2489 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2490 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2491 Taking the address of the entry block is illegal.
2492
2493 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2494 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2495 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2496 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2497 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2498 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2499 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2500 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2501 instruction.
2502
2503 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2504 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2505
2506 .. _constantexprs:
2507
2508 Constant Expressions
2509 --------------------
2510
2511 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2512 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2513 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2514 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2515 The following is the syntax for constant expressions:
2516
2517 ``trunc (CST to TYPE)``
2518     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2519     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2520 ``zext (CST to TYPE)``
2521     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2522     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2523 ``sext (CST to TYPE)``
2524     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2525     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2526 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2527     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2528     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2529     must be floating point.
2530 ``fpext (CST to TYPE)``
2531     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2532     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2533     floating point.
2534 ``fptoui (CST to TYPE)``
2535     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2536     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2537     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2538     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2539     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2540 ``fptosi (CST to TYPE)``
2541     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2542     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2543     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2544     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2545     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2546 ``uitofp (CST to TYPE)``
2547     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2548     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2549     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2550     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2551     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2552 ``sitofp (CST to TYPE)``
2553     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2554     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2555     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2556     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2557     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2558 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2559     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2560     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2561     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2562     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2563 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2564     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2565     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2566     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2567     This one is *really* dangerous!
2568 ``bitcast (CST to TYPE)``
2569     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2570     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2571     instruction <i_bitcast>`.
2572 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2573     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2574     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2575     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2576 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2577     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2578     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2579     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2580     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2581 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2582     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2583 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2584     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2585 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2586     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2587 ``extractelement (VAL, IDX)``
2588     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2589     constants.
2590 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2591     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2592     constants.
2593 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2594     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2595     constants.
2596 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2597     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2598     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2599     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2600     least one index value must be specified.
2601 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2602     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2603     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2604     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2605     value must be specified.
2606 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2607     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2608     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2609     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2610     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2611     operations on floating point values are allowed).
2612
2613 Other Values
2614 ============
2615
2616 .. _inlineasmexprs:
2617
2618 Inline Assembler Expressions
2619 ----------------------------
2620
2621 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2622 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2623 value represents the inline assembler as a string (containing the
2624 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2625 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2626 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2627 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2628 assembler expression is:
2629
2630 .. code-block:: llvm
2631
2632     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2633
2634 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2635 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2636 Thus, typically we have:
2637
2638 .. code-block:: llvm
2639
2640     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2641
2642 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2643 marked as having side effects. This is done through the use of the
2644 '``sideeffect``' keyword, like so:
2645
2646 .. code-block:: llvm
2647
2648     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2649
2650 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2651 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2652 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2653 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2654 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2655 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2656
2657 .. code-block:: llvm
2658
2659     call void asm alignstack "eieio", ""()
2660
2661 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2662 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2663 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2664 the only supported dialects. An example is:
2665
2666 .. code-block:: llvm
2667
2668     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2669
2670 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2671 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2672 keyword last.
2673
2674 Inline Asm Metadata
2675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2676
2677 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2678 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2679 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2680 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2681 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2682 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2683 it. For example:
2684
2685 .. code-block:: llvm
2686
2687     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2688     ...
2689     !42 = !{ i32 1234567 }
2690
2691 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2692 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2693 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2694 occurs on.
2695
2696 .. _metadata:
2697
2698 Metadata Nodes and Metadata Strings
2699 -----------------------------------
2700
2701 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2702 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2703 code generator. One example application of metadata is source-level
2704 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2705 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2706 preceding exclamation point ('``!``').
2707
2708 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2709 contain any character by escaping non-printable characters with
2710 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2711 "``!"test\00"``".
2712
2713 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2714 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2715 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2716 their operand. For example:
2717
2718 .. code-block:: llvm
2719
2720     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2721
2722 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2723 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2724 example:
2725
2726 .. code-block:: llvm
2727
2728     !foo =  metadata !{!4, !3}
2729
2730 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2731 function is using two metadata arguments:
2732
2733 .. code-block:: llvm
2734
2735     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2736
2737 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2738 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2739
2740 .. code-block:: llvm
2741
2742     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2743
2744 More information about specific metadata nodes recognized by the
2745 optimizers and code generator is found below.
2746
2747 '``tbaa``' Metadata
2748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2749
2750 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2751 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2752 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2753 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2754 custom alias analysis behavior for other languages.
2755
2756 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2757 to three fields, e.g.:
2758
2759 .. code-block:: llvm
2760
2761     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2762     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2763     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2764     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2765
2766 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2767 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2768 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2769 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2770 common names.
2771
2772 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2773 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2774 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2775 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2776 from multiple front-ends is handled conservatively.
2777
2778 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2779 indicates that the type is "constant" (meaning
2780 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2781 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2782
2783 '``tbaa.struct``' Metadata
2784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2785
2786 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2787 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2788 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2789 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2790 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2791 of the aggregate.
2792
2793 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2794 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2795
2796 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2797 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2798 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2799 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2800 its tbaa tag. e.g.:
2801
2802 .. code-block:: llvm
2803
2804     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2805
2806 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2807 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2808 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2809
2810 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2811 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2812 does not carry useful data and need not be preserved.
2813
2814 '``fpmath``' Metadata
2815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2816
2817 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2818 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2819 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2820 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2821 it. ULP is defined as follows:
2822
2823     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2824     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2825     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2826     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2827     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2828
2829 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2830 number representing the maximum relative error, for example:
2831
2832 .. code-block:: llvm
2833
2834     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2835
2836 '``range``' Metadata
2837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2838
2839 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
2840 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
2841 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
2842 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
2843 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
2844 pair. Each pair has the following properties:
2845
2846 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2847 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2848 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2849 -  The range is allowed to wrap.
2850 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2851    ``a!=b``.
2852
2853 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2854 they must be non-contiguous.
2855
2856 Examples:
2857
2858 .. code-block:: llvm
2859
2860       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2861       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2862       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2863       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
2864              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2865     ...
2866     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2867     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2868     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2869     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2870
2871 '``llvm.loop``'
2872 ^^^^^^^^^^^^^^^
2873
2874 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2875 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2876 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2877 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2878 specified with the name ``llvm.loop``.
2879
2880 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2881 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2882 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2883 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2884 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2885 constructs:
2886
2887 .. code-block:: llvm
2888
2889     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2890     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2891
2892 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2893 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2894 metadata. For example the ``llvm.loop.vectorize.unroll`` metadata is understood
2895 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2896
2897 .. code-block:: llvm
2898
2899       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2900     ...
2901     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2902     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.unroll", i32 2 }
2903
2904 '``llvm.mem``'
2905 ^^^^^^^^^^^^^^^
2906
2907 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2908 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2909
2910 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2912
2913 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier, 
2914 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops. 
2915 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that 
2916 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted 
2917 with the same loop identifier.
2918
2919 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the 
2920 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the 
2921 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop 
2922 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and 
2923 ``L2``.
2924
2925 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have 
2926 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the 
2927 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel 
2928 loop.  
2929
2930 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to 
2931 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional 
2932 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail 
2933 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered 
2934 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics 
2935 insert new memory instructions into the loop body).
2936
2937 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2938 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2939 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2940
2941 .. code-block:: llvm
2942
2943    for.body:
2944      ...
2945      %val0 = load i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2946      ...
2947      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2948      ...
2949      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2950
2951    for.end:
2952    ...
2953    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2954
2955 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2956 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2957 the loop identifier metadata node directly:
2958
2959 .. code-block:: llvm
2960
2961    outer.for.body:
2962      ...
2963      %val1 = load i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2964      ...
2965      br label %inner.for.body
2966
2967    inner.for.body:
2968      ...
2969      %val0 = load i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2970      ...
2971      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2972      ...
2973      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2974
2975    inner.for.end:
2976      ...
2977      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
2978      ...
2979      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2980
2981    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2982    ...
2983    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2984    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2985    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2986
2987 '``llvm.loop.vectorize``'
2988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2989
2990 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` is used to control per-loop
2991 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2992
2993 ``llvm.loop.vectorize`` metadata should be used in conjunction with
2994 ``llvm.loop`` loop identification metadata.
2995
2996 '``llvm.loop.vectorize.unroll``' Metadata
2997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2998
2999 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
3000 loop exactly ``N`` times.
3001
3002 The first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.unroll`` and the second
3003 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
3004
3005 .. code-block:: llvm
3006
3007    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.unroll", i32 4 }
3008
3009 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.unroll`` to 1 disables
3010 unrolling of the loop.
3011
3012 If ``llvm.loop.vectorize.unroll`` is set to 0 then the amount of
3013 unrolling will be determined automatically.
3014
3015 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
3016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3017
3018 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
3019 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
3020 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
3021 it believes it is valid to do so.
3022
3023 The first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the
3024 second operand is an integer specifying the width. For example:
3025
3026 .. code-block:: llvm
3027
3028    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.loop.vectorize.width", i32 4 }
3029
3030 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
3031 vectorization of the loop.
3032
3033 If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to 0 then the width will be
3034 determined automatically.
3035
3036 Module Flags Metadata
3037 =====================
3038
3039 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
3040 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
3041 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
3042 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
3043 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
3044 look it up.
3045
3046 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
3047 Each triplet has the following form:
3048
3049 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
3050    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
3051    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
3052    described below.
3053 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
3054    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
3055    including entries with the **Require** behavior).
3056 -  The third element is the value of the flag.
3057
3058 When two (or more) modules are merged together, the resulting
3059 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
3060 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
3061 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
3062 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
3063 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
3064
3065 The following behaviors are supported:
3066
3067 .. list-table::
3068    :header-rows: 1
3069    :widths: 10 90
3070
3071    * - Value
3072      - Behavior
3073
3074    * - 1
3075      - **Error**
3076            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
3077            is that of the operands.
3078
3079    * - 2
3080      - **Warning**
3081            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
3082            operand for the flag from the first module being linked.
3083
3084    * - 3
3085      - **Require**
3086            Adds a requirement that another module flag be present and have a
3087            specified value after linking is performed. The value must be a
3088            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
3089            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
3090            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
3091            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
3092            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
3093
3094    * - 4
3095      - **Override**
3096            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
3097            other module. If both modules specify **Override**, but the values
3098            differ, an error will be emitted.
3099
3100    * - 5
3101      - **Append**
3102            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
3103
3104    * - 6
3105      - **AppendUnique**
3106            Appends the two values, which are required to be metadata
3107            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
3108            during the append operation.
3109
3110 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
3111 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
3112 value) or **Override**.
3113
3114 An example of module flags:
3115
3116 .. code-block:: llvm
3117
3118     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
3119     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
3120     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
3121     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
3122       metadata !{
3123         metadata !"foo", i32 1
3124       }
3125     }
3126     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
3127
3128 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
3129    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
3130    values are not equal.
3131
3132 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
3133    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
3134    '37'.
3135
3136 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
3137    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
3138    warning if their values are not equal.
3139
3140 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
3141
3142    ::
3143
3144        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
3145
3146    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
3147    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
3148    performed.
3149
3150 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
3151 ----------------------------------------------------
3152
3153 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
3154 collection in a special section called "image info". The metadata
3155 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
3156 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
3157 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
3158 be merged rather than appended together.
3159
3160 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
3161 following key-value pairs:
3162
3163 .. list-table::
3164    :header-rows: 1
3165    :widths: 30 70
3166
3167    * - Key
3168      - Value
3169
3170    * - ``Objective-C Version``
3171      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
3172
3173    * - ``Objective-C Image Info Version``
3174      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
3175        always 0.
3176
3177    * - ``Objective-C Image Info Section``
3178      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
3179        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
3180        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
3181        Objective-C ABI version 2.
3182
3183    * - ``Objective-C Garbage Collection``
3184      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
3185        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
3186        collection supported.
3187
3188    * - ``Objective-C GC Only``
3189      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
3190        If present, its value must be 6. This flag requires that the
3191        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
3192
3193 Some important flag interactions:
3194
3195 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
3196    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
3197    2, then the resulting module has the
3198    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
3199 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
3200    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
3201
3202 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
3203 --------------------------------------------
3204
3205 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
3206 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
3207 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
3208 these automatically be transmitted to the linker via object files.
3209
3210 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
3211 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
3212 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
3213 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
3214 list of metadata strings defining linker options.
3215
3216 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
3217 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
3218 framework::
3219
3220     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
3221        metadata !{
3222           metadata !{ metadata !"-lz" },
3223           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
3224     !llvm.module.flags = !{ !0 }
3225
3226 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
3227 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
3228 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
3229 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
3230 assembly writer or object file emitter.
3231
3232 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3233 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3234 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3235
3236 C type width Module Flags Metadata
3237 ----------------------------------
3238
3239 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
3240 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
3241 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
3242 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
3243 width.
3244
3245 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
3246 flags metadata, using the following key-value pairs:
3247
3248 .. list-table::
3249    :header-rows: 1
3250    :widths: 30 70
3251
3252    * - Key
3253      - Value
3254
3255    * - short_wchar
3256      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
3257        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
3258
3259    * - short_enum
3260      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
3261        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
3262          represent all of its values.
3263
3264 For example, the following metadata section specifies that the module was
3265 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
3266 enum is the smallest type which can represent all of its values::
3267
3268     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
3269     !0 = metadata !{i32 1, metadata !"short_wchar", i32 1}
3270     !1 = metadata !{i32 1, metadata !"short_enum", i32 0}
3271
3272 .. _intrinsicglobalvariables:
3273
3274 Intrinsic Global Variables
3275 ==========================
3276
3277 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3278 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3279 All globals of this sort should have a section specified as
3280 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3281 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3282
3283 .. _gv_llvmused:
3284
3285 The '``llvm.used``' Global Variable
3286 -----------------------------------
3287
3288 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3289 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3290 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3291 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3292 use of it is:
3293
3294 .. code-block:: llvm
3295
3296     @X = global i8 4
3297     @Y = global i32 123
3298
3299     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3300        i8* @X,
3301        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3302     ], section "llvm.metadata"
3303
3304 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3305 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3306 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3307 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3308 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3309 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3310 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3311
3312 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3313 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3314 molesting the symbol.
3315
3316 .. _gv_llvmcompilerused:
3317
3318 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3319 --------------------------------------------
3320
3321 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3322 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3323 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3324 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3325 by ``@llvm.used``.
3326
3327 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3328 and should not be exposed to source languages.
3329
3330 .. _gv_llvmglobalctors:
3331
3332 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3333 -------------------------------------------
3334
3335 .. code-block:: llvm
3336
3337     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3338     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
3339
3340 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3341 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3342 The functions referenced by this array will be called in ascending order
3343 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
3344 functions with the same priority is not defined.
3345
3346 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3347 or function, the initializer function will only run if the associated
3348 data from the current module is not discarded.
3349
3350 .. _llvmglobaldtors:
3351
3352 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3353 -------------------------------------------
3354
3355 .. code-block:: llvm
3356
3357     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
3358     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
3359
3360 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
3361 functions, priorities, and an optional associated global or function.
3362 The functions referenced by this array will be called in descending
3363 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
3364 order of functions with the same priority is not defined.
3365
3366 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
3367 or function, the destructor function will only run if the associated
3368 data from the current module is not discarded.
3369
3370 Instruction Reference
3371 =====================
3372
3373 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3374 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3375 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3376 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3377 :ref:`other instructions <otherops>`.
3378
3379 .. _terminators:
3380
3381 Terminator Instructions
3382 -----------------------
3383
3384 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3385 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3386 block should be executed after the current block is finished. These
3387 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3388 control flow, not values (the one exception being the
3389 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3390
3391 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3392 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3393 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3394 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3395
3396 .. _i_ret:
3397
3398 '``ret``' Instruction
3399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3400
3401 Syntax:
3402 """""""
3403
3404 ::
3405
3406       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3407       ret void                 ; Return from void function
3408
3409 Overview:
3410 """""""""
3411
3412 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3413 a value) from a function back to the caller.
3414
3415 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3416 value and then causes control flow, and one that just causes control
3417 flow to occur.
3418
3419 Arguments:
3420 """"""""""
3421
3422 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3423 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3424 class <t_firstclass>`' type.
3425
3426 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3427 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3428 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3429 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3430 value.
3431
3432 Semantics:
3433 """"""""""
3434
3435 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3436 the calling function's context. If the caller is a
3437 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3438 instruction after the call. If the caller was an
3439 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3440 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3441 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3442 value.
3443
3444 Example:
3445 """"""""
3446
3447 .. code-block:: llvm
3448
3449       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3450       ret void                        ; Return from a void function
3451       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3452
3453 .. _i_br:
3454
3455 '``br``' Instruction
3456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3457
3458 Syntax:
3459 """""""
3460
3461 ::
3462
3463       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3464       br label <dest>          ; Unconditional branch
3465
3466 Overview:
3467 """""""""
3468
3469 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3470 different basic block in the current function. There are two forms of
3471 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3472 unconditional branch.
3473
3474 Arguments:
3475 """"""""""
3476
3477 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3478 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3479 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3480
3481 Semantics:
3482 """"""""""
3483
3484 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3485 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3486 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3487 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3488
3489 Example:
3490 """"""""
3491
3492 .. code-block:: llvm
3493
3494     Test:
3495       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3496       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3497     IfEqual:
3498       ret i32 1
3499     IfUnequal:
3500       ret i32 0
3501
3502 .. _i_switch:
3503
3504 '``switch``' Instruction
3505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3506
3507 Syntax:
3508 """""""
3509
3510 ::
3511
3512       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3513
3514 Overview:
3515 """""""""
3516
3517 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3518 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3519 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3520 destinations.
3521
3522 Arguments:
3523 """"""""""
3524
3525 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3526 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3527 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3528 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3529
3530 Semantics:
3531 """"""""""
3532
3533 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3534 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3535 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3536 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3537 to the default destination.
3538
3539 Implementation:
3540 """""""""""""""
3541
3542 Depending on properties of the target machine and the particular
3543 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3544 different ways. For example, it could be generated as a series of
3545 chained conditional branches or with a lookup table.
3546
3547 Example:
3548 """"""""
3549
3550 .. code-block:: llvm
3551
3552      ; Emulate a conditional br instruction
3553      %Val = zext i1 %value to i32
3554      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3555
3556      ; Emulate an unconditional br instruction
3557      switch i32 0, label %dest [ ]
3558
3559      ; Implement a jump table:
3560      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3561                                          i32 1, label %onone
3562                                          i32 2, label %ontwo ]
3563
3564 .. _i_indirectbr:
3565
3566 '``indirectbr``' Instruction
3567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3568
3569 Syntax:
3570 """""""
3571
3572 ::
3573
3574       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3575
3576 Overview:
3577 """""""""
3578
3579 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3580 label within the current function, whose address is specified by
3581 "``address``". Address must be derived from a
3582 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3583
3584 Arguments:
3585 """"""""""
3586
3587 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3588 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3589 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3590 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3591
3592 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3593 accurate understanding of the CFG.
3594
3595 Semantics:
3596 """"""""""
3597
3598 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3599 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3600 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3601 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3602
3603 Implementation:
3604 """""""""""""""
3605
3606 This is typically implemented with a jump through a register.
3607
3608 Example:
3609 """"""""
3610
3611 .. code-block:: llvm
3612
3613      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3614
3615 .. _i_invoke:
3616
3617 '``invoke``' Instruction
3618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3619
3620 Syntax:
3621 """""""
3622
3623 ::
3624
3625       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3626                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3627
3628 Overview:
3629 """""""""
3630
3631 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3632 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3633 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3634 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3635 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3636 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3637 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3638 nearest "exception" label.
3639
3640 The '``exception``' label is a `landing
3641 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3642 '``exception``' label is required to have the
3643 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3644 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3645 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3646 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3647 instruction, so that the important information contained within the
3648 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3649
3650 Arguments:
3651 """"""""""
3652
3653 This instruction requires several arguments:
3654
3655 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3656    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3657    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3658 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3659    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3660    are valid here.
3661 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3662    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3663    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3664    branching off an arbitrary pointer to function value.
3665 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3666    function to be invoked.
3667 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3668    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3669    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3670    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3671    extra arguments can be specified.
3672 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3673    executes a '``ret``' instruction.
3674 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3675    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3676    mechanism.
3677 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3678    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3679    attributes are valid here.
3680
3681 Semantics:
3682 """"""""""
3683
3684 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3685 instruction in most regards. The primary difference is that it
3686 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3687 library to unwind the stack.
3688
3689 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3690 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3691 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3692 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3693
3694 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3695 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3696 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3697 return value is available.
3698
3699 Example:
3700 """"""""
3701
3702 .. code-block:: llvm
3703
3704       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3705                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3706       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3707                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
3708
3709 .. _i_resume:
3710
3711 '``resume``' Instruction
3712 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3713
3714 Syntax:
3715 """""""
3716
3717 ::
3718
3719       resume <type> <value>
3720
3721 Overview:
3722 """""""""
3723
3724 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3725 successors.
3726
3727 Arguments:
3728 """"""""""
3729
3730 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3731 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3732 function.
3733
3734 Semantics:
3735 """"""""""
3736
3737 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3738 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3739 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3740
3741 Example:
3742 """"""""
3743
3744 .. code-block:: llvm
3745
3746       resume { i8*, i32 } %exn
3747
3748 .. _i_unreachable:
3749
3750 '``unreachable``' Instruction
3751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3752
3753 Syntax:
3754 """""""
3755
3756 ::
3757
3758       unreachable
3759
3760 Overview:
3761 """""""""
3762
3763 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3764 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3765 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3766 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3767
3768 Semantics:
3769 """"""""""
3770
3771 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3772
3773 .. _binaryops:
3774
3775 Binary Operations
3776 -----------------
3777
3778 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3779 They require two operands of the same type, execute an operation on
3780 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3781 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3782 result value has the same type as its operands.
3783
3784 There are several different binary operators:
3785
3786 .. _i_add:
3787
3788 '``add``' Instruction
3789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3790
3791 Syntax:
3792 """""""
3793
3794 ::
3795
3796       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3797       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3798       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3799       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3800
3801 Overview:
3802 """""""""
3803
3804 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3805
3806 Arguments:
3807 """"""""""
3808
3809 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3810 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3811 arguments must have identical types.
3812
3813 Semantics:
3814 """"""""""
3815
3816 The value produced is the integer sum of the two operands.
3817
3818 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3819 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3820 the result.
3821
3822 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3823 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3824
3825 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3826 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3827 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3828 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3829
3830 Example:
3831 """"""""
3832
3833 .. code-block:: llvm
3834
3835       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
3836
3837 .. _i_fadd:
3838
3839 '``fadd``' Instruction
3840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3841
3842 Syntax:
3843 """""""
3844
3845 ::
3846
3847       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3848
3849 Overview:
3850 """""""""
3851
3852 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3853
3854 Arguments:
3855 """"""""""
3856
3857 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3858 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3859 Both arguments must have identical types.
3860
3861 Semantics:
3862 """"""""""
3863
3864 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3865 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3866 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3867 optimizations:
3868
3869 Example:
3870 """"""""
3871
3872 .. code-block:: llvm
3873
3874       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
3875
3876 '``sub``' Instruction
3877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3878
3879 Syntax:
3880 """""""
3881
3882 ::
3883
3884       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3885       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3886       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3887       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3888
3889 Overview:
3890 """""""""
3891
3892 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3893
3894 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3895 instruction present in most other intermediate representations.
3896
3897 Arguments:
3898 """"""""""
3899
3900 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3901 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3902 arguments must have identical types.
3903
3904 Semantics:
3905 """"""""""
3906
3907 The value produced is the integer difference of the two operands.
3908
3909 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3910 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3911 the result.
3912
3913 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3914 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3915
3916 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3917 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3918 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3919 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3920
3921 Example:
3922 """"""""
3923
3924 .. code-block:: llvm
3925
3926       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
3927       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
3928
3929 .. _i_fsub:
3930
3931 '``fsub``' Instruction
3932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3933
3934 Syntax:
3935 """""""
3936
3937 ::
3938
3939       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
3940
3941 Overview:
3942 """""""""
3943
3944 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3945
3946 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3947 instruction present in most other intermediate representations.
3948
3949 Arguments:
3950 """"""""""
3951
3952 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3953 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3954 Both arguments must have identical types.
3955
3956 Semantics:
3957 """"""""""
3958
3959 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3960 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3961 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3962 unsafe floating point optimizations:
3963
3964 Example:
3965 """"""""
3966
3967 .. code-block:: llvm
3968
3969       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
3970       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
3971
3972 '``mul``' Instruction
3973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3974
3975 Syntax:
3976 """""""
3977
3978 ::
3979
3980       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
3981       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3982       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
3983       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
3984
3985 Overview:
3986 """""""""
3987
3988 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3989
3990 Arguments:
3991 """"""""""
3992
3993 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3994 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3995 arguments must have identical types.
3996
3997 Semantics:
3998 """"""""""
3999
4000 The value produced is the integer product of the two operands.
4001
4002 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
4003 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
4004 bit width of the result.
4005
4006 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
4007 result is the same width as the operands, this instruction returns the
4008 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
4009 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
4010 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
4011 product.
4012
4013 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
4014 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
4015 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
4016 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
4017
4018 Example:
4019 """"""""
4020
4021 .. code-block:: llvm
4022
4023       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
4024
4025 .. _i_fmul:
4026
4027 '``fmul``' Instruction
4028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4029
4030 Syntax:
4031 """""""
4032
4033 ::
4034
4035       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4036
4037 Overview:
4038 """""""""
4039
4040 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
4041
4042 Arguments:
4043 """"""""""
4044
4045 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
4046 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4047 Both arguments must have identical types.
4048
4049 Semantics:
4050 """"""""""
4051
4052 The value produced is the floating point product of the two operands.
4053 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4054 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4055 unsafe floating point optimizations:
4056
4057 Example:
4058 """"""""
4059
4060 .. code-block:: llvm
4061
4062       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
4063
4064 '``udiv``' Instruction
4065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4066
4067 Syntax:
4068 """""""
4069
4070 ::
4071
4072       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4073       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4074
4075 Overview:
4076 """""""""
4077
4078 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4079
4080 Arguments:
4081 """"""""""
4082
4083 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
4084 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4085 arguments must have identical types.
4086
4087 Semantics:
4088 """"""""""
4089
4090 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
4091
4092 Note that unsigned integer division and signed integer division are
4093 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
4094
4095 Division by zero leads to undefined behavior.
4096
4097 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
4098 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
4099 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
4100
4101 Example:
4102 """"""""
4103
4104 .. code-block:: llvm
4105
4106       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4107
4108 '``sdiv``' Instruction
4109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4110
4111 Syntax:
4112 """""""
4113
4114 ::
4115
4116       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4117       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4118
4119 Overview:
4120 """""""""
4121
4122 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4123
4124 Arguments:
4125 """"""""""
4126
4127 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
4128 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4129 arguments must have identical types.
4130
4131 Semantics:
4132 """"""""""
4133
4134 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
4135 rounded towards zero.
4136
4137 Note that signed integer division and unsigned integer division are
4138 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
4139
4140 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
4141 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
4142 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
4143
4144 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
4145 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
4146
4147 Example:
4148 """"""""
4149
4150 .. code-block:: llvm
4151
4152       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
4153
4154 .. _i_fdiv:
4155
4156 '``fdiv``' Instruction
4157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4158
4159 Syntax:
4160 """""""
4161
4162 ::
4163
4164       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4165
4166 Overview:
4167 """""""""
4168
4169 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
4170
4171 Arguments:
4172 """"""""""
4173
4174 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
4175 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4176 Both arguments must have identical types.
4177
4178 Semantics:
4179 """"""""""
4180
4181 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
4182 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
4183 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
4184 unsafe floating point optimizations:
4185
4186 Example:
4187 """"""""
4188
4189 .. code-block:: llvm
4190
4191       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
4192
4193 '``urem``' Instruction
4194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4195
4196 Syntax:
4197 """""""
4198
4199 ::
4200
4201       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4202
4203 Overview:
4204 """""""""
4205
4206 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
4207 division of its two arguments.
4208
4209 Arguments:
4210 """"""""""
4211
4212 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
4213 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4214 arguments must have identical types.
4215
4216 Semantics:
4217 """"""""""
4218
4219 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
4220 This instruction always performs an unsigned division to get the
4221 remainder.
4222
4223 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
4224 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
4225
4226 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4227
4228 Example:
4229 """"""""
4230
4231 .. code-block:: llvm
4232
4233       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4234
4235 '``srem``' Instruction
4236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4237
4238 Syntax:
4239 """""""
4240
4241 ::
4242
4243       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4244
4245 Overview:
4246 """""""""
4247
4248 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
4249 division of its two operands. This instruction can also take
4250 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
4251 must be integers.
4252
4253 Arguments:
4254 """"""""""
4255
4256 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
4257 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4258 arguments must have identical types.
4259
4260 Semantics:
4261 """"""""""
4262
4263 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
4264 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
4265 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
4266 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
4267 difference, see `The Math
4268 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
4269 table of how this is implemented in various languages, please see
4270 `Wikipedia: modulo
4271 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
4272
4273 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
4274 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
4275
4276 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4277 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4278 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4279 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4280 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4281 result of the division and the remainder.)
4282
4283 Example:
4284 """"""""
4285
4286 .. code-block:: llvm
4287
4288       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
4289
4290 .. _i_frem:
4291
4292 '``frem``' Instruction
4293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4294
4295 Syntax:
4296 """""""
4297
4298 ::
4299
4300       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4301
4302 Overview:
4303 """""""""
4304
4305 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4306 its two operands.
4307
4308 Arguments:
4309 """"""""""
4310
4311 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4312 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4313 Both arguments must have identical types.
4314
4315 Semantics:
4316 """"""""""
4317
4318 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4319 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4320 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4321 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4322
4323 Example:
4324 """"""""
4325
4326 .. code-block:: llvm
4327
4328       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
4329
4330 .. _bitwiseops:
4331
4332 Bitwise Binary Operations
4333 -------------------------
4334
4335 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4336 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4337 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4338 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4339 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4340
4341 '``shl``' Instruction
4342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4343
4344 Syntax:
4345 """""""
4346
4347 ::
4348
4349       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
4350       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4351       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
4352       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4353
4354 Overview:
4355 """""""""
4356
4357 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4358 a specified number of bits.
4359
4360 Arguments:
4361 """"""""""
4362
4363 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4364 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4365 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4366
4367 Semantics:
4368 """"""""""
4369
4370 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4371 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4372 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4373 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4374 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4375 in ``op2``.
4376
4377 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4378 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4379 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4380 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4381 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4382 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4383 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4384
4385 Example:
4386 """"""""
4387
4388 .. code-block:: llvm
4389
4390       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
4391       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
4392       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
4393       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4394       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4395
4396 '``lshr``' Instruction
4397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4398
4399 Syntax:
4400 """""""
4401
4402 ::
4403
4404       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4405       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4406
4407 Overview:
4408 """""""""
4409
4410 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4411 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4412
4413 Arguments:
4414 """"""""""
4415
4416 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4417 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4418 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4419
4420 Semantics:
4421 """"""""""
4422
4423 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4424 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4425 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4426 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4427 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4428 corresponding shift amount in ``op2``.
4429
4430 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4431 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4432 non-zero.
4433
4434 Example:
4435 """"""""
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4440       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4441       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4442       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
4443       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4444       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4445
4446 '``ashr``' Instruction
4447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4448
4449 Syntax:
4450 """""""
4451
4452 ::
4453
4454       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
4455       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4456
4457 Overview:
4458 """""""""
4459
4460 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4461 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4462 extension.
4463
4464 Arguments:
4465 """"""""""
4466
4467 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4468 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4469 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4470
4471 Semantics:
4472 """"""""""
4473
4474 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4475 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4476 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4477 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4478 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4479 corresponding shift amount in ``op2``.
4480
4481 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4482 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4483 non-zero.
4484
4485 Example:
4486 """"""""
4487
4488 .. code-block:: llvm
4489
4490       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
4491       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
4492       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
4493       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
4494       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4495       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4496
4497 '``and``' Instruction
4498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4499
4500 Syntax:
4501 """""""
4502
4503 ::
4504
4505       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4506
4507 Overview:
4508 """""""""
4509
4510 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4511 operands.
4512
4513 Arguments:
4514 """"""""""
4515
4516 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4517 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4518 arguments must have identical types.
4519
4520 Semantics:
4521 """"""""""
4522
4523 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4524
4525 +-----+-----+-----+
4526 | In0 | In1 | Out |
4527 +-----+-----+-----+
4528 |   0 |   0 |   0 |
4529 +-----+-----+-----+
4530 |   0 |   1 |   0 |
4531 +-----+-----+-----+
4532 |   1 |   0 |   0 |
4533 +-----+-----+-----+
4534 |   1 |   1 |   1 |
4535 +-----+-----+-----+
4536
4537 Example:
4538 """"""""
4539
4540 .. code-block:: llvm
4541
4542       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
4543       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
4544       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
4545
4546 '``or``' Instruction
4547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4548
4549 Syntax:
4550 """""""
4551
4552 ::
4553
4554       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4555
4556 Overview:
4557 """""""""
4558
4559 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4560 two operands.
4561
4562 Arguments:
4563 """"""""""
4564
4565 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4566 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4567 arguments must have identical types.
4568
4569 Semantics:
4570 """"""""""
4571
4572 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4573
4574 +-----+-----+-----+
4575 | In0 | In1 | Out |
4576 +-----+-----+-----+
4577 |   0 |   0 |   0 |
4578 +-----+-----+-----+
4579 |   0 |   1 |   1 |
4580 +-----+-----+-----+
4581 |   1 |   0 |   1 |
4582 +-----+-----+-----+
4583 |   1 |   1 |   1 |
4584 +-----+-----+-----+
4585
4586 Example:
4587 """"""""
4588
4589 ::
4590
4591       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
4592       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
4593       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4594
4595 '``xor``' Instruction
4596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4597
4598 Syntax:
4599 """""""
4600
4601 ::
4602
4603       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
4604
4605 Overview:
4606 """""""""
4607
4608 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4609 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4610 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4611
4612 Arguments:
4613 """"""""""
4614
4615 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4616 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4617 arguments must have identical types.
4618
4619 Semantics:
4620 """"""""""
4621
4622 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4623
4624 +-----+-----+-----+
4625 | In0 | In1 | Out |
4626 +-----+-----+-----+
4627 |   0 |   0 |   0 |
4628 +-----+-----+-----+
4629 |   0 |   1 |   1 |
4630 +-----+-----+-----+
4631 |   1 |   0 |   1 |
4632 +-----+-----+-----+
4633 |   1 |   1 |   0 |
4634 +-----+-----+-----+
4635
4636 Example:
4637 """"""""
4638
4639 .. code-block:: llvm
4640
4641       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
4642       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
4643       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
4644       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
4645
4646 Vector Operations
4647 -----------------
4648
4649 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4650 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4651 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4652 While LLVM does directly support these vector operations, many
4653 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4654 take full advantage of a specific target.
4655
4656 .. _i_extractelement:
4657
4658 '``extractelement``' Instruction
4659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4660
4661 Syntax:
4662 """""""
4663
4664 ::
4665
4666       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
4667
4668 Overview:
4669 """""""""
4670
4671 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4672 from a vector at a specified index.
4673
4674 Arguments:
4675 """"""""""
4676
4677 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4678 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4679 the position from which to extract the element. The index may be a
4680 variable of any integer type.
4681
4682 Semantics:
4683 """"""""""
4684
4685 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4686 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4687 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4688
4689 Example:
4690 """"""""
4691
4692 .. code-block:: llvm
4693
4694       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4695
4696 .. _i_insertelement:
4697
4698 '``insertelement``' Instruction
4699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4700
4701 Syntax:
4702 """""""
4703
4704 ::
4705
4706       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
4707
4708 Overview:
4709 """""""""
4710
4711 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4712 vector at a specified index.
4713
4714 Arguments:
4715 """"""""""
4716
4717 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4718 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4719 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4720 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4721 index may be a variable of any integer type.
4722
4723 Semantics:
4724 """"""""""
4725
4726 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4727 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4728 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4729 undefined.
4730
4731 Example:
4732 """"""""
4733
4734 .. code-block:: llvm
4735
4736       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4737
4738 .. _i_shufflevector:
4739
4740 '``shufflevector``' Instruction
4741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4742
4743 Syntax:
4744 """""""
4745
4746 ::
4747
4748       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4749
4750 Overview:
4751 """""""""
4752
4753 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4754 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4755 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4756
4757 Arguments:
4758 """"""""""
4759
4760 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4761 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4762 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4763 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4764 same as the element type of the first two operands.
4765
4766 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4767 constant integer or undef values.
4768
4769 Semantics:
4770 """"""""""
4771
4772 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4773 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4774 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4775 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4776 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4777 only one vector.
4778
4779 Example:
4780 """"""""
4781
4782 .. code-block:: llvm
4783
4784       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4785                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4786       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4787                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4788       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4789                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4790       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4791                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4792
4793 Aggregate Operations
4794 --------------------
4795
4796 LLVM supports several instructions for working with
4797 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4798
4799 .. _i_extractvalue:
4800
4801 '``extractvalue``' Instruction
4802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4803
4804 Syntax:
4805 """""""
4806
4807 ::
4808
4809       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4810
4811 Overview:
4812 """""""""
4813
4814 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4815 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4816
4817 Arguments:
4818 """"""""""
4819
4820 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4821 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4822 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4823 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4824
4825 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4826
4827 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4828    omitted and assumed to be zero.
4829 -  At least one index must be specified.
4830 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4831
4832 Semantics:
4833 """"""""""
4834
4835 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4836 the index operands.
4837
4838 Example:
4839 """"""""
4840
4841 .. code-block:: llvm
4842
4843       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4844
4845 .. _i_insertvalue:
4846
4847 '``insertvalue``' Instruction
4848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4849
4850 Syntax:
4851 """""""
4852
4853 ::
4854
4855       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4856
4857 Overview:
4858 """""""""
4859
4860 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4861 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4862
4863 Arguments:
4864 """"""""""
4865
4866 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4867 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4868 a first-class value to insert. The following operands are constant
4869 indices indicating the position at which to insert the value in a
4870 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4871 to insert must have the same type as the value identified by the
4872 indices.
4873
4874 Semantics:
4875 """"""""""
4876
4877 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4878 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4879 indices is that of ``elt``.
4880
4881 Example:
4882 """"""""
4883
4884 .. code-block:: llvm
4885
4886       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4887       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4888       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4889
4890 .. _memoryops:
4891
4892 Memory Access and Addressing Operations
4893 ---------------------------------------
4894
4895 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4896 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4897 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4898 memory in LLVM.
4899
4900 .. _i_alloca:
4901
4902 '``alloca``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
4911
4912 Overview:
4913 """""""""
4914
4915 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4916 currently executing function, to be automatically released when this
4917 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4918 generic address space (address space zero).
4919
4920 Arguments:
4921 """"""""""
4922
4923 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4924 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4925 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4926 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4927 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4928 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4929 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4930 any convenient boundary compatible with the type.
4931
4932 '``type``' may be any sized type.
4933
4934 Semantics:
4935 """"""""""
4936
4937 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4938 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4939 memory is automatically released when the function returns. The
4940 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4941 variables that must have an address available. When the function returns
4942 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4943 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4944 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4945 is not specified.
4946
4947 Example:
4948 """"""""
4949
4950 .. code-block:: llvm
4951
4952       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
4953       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
4954       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
4955       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
4956
4957 .. _i_load:
4958
4959 '``load``' Instruction
4960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4961
4962 Syntax:
4963 """""""
4964
4965 ::
4966
4967       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4968       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4969       !<index> = !{ i32 1 }
4970
4971 Overview:
4972 """""""""
4973
4974 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4975
4976 Arguments:
4977 """"""""""
4978
4979 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4980 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4981 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4982 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4983 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4984 operations <volatile>`.
4985
4986 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4987 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4988 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4989 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4990 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4991 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4992 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4993 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4994 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4995 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4996 any defined semantics for atomic loads.
4997
4998 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4999 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5000 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5001 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5002 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5003 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
5004 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
5005
5006 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
5007 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
5008 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
5009 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
5010 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
5011 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
5012 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
5013
5014 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
5015 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
5016 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
5017 instruction tells the optimizer and code generator that this load
5018 address points to memory which does not change value during program
5019 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
5020 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
5026 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
5027 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5028 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
5029 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5030 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
5031 written using a store of the same type.
5032
5033 Examples:
5034 """""""""
5035
5036 .. code-block:: llvm
5037
5038       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5039       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5040       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5041
5042 .. _i_store:
5043
5044 '``store``' Instruction
5045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5046
5047 Syntax:
5048 """""""
5049
5050 ::
5051
5052       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
5053       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
5054
5055 Overview:
5056 """""""""
5057
5058 The '``store``' instruction is used to write to memory.
5059
5060 Arguments:
5061 """"""""""
5062
5063 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
5064 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
5065 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
5066 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
5067 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
5068 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
5069 operations <volatile>`.
5070
5071 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
5072 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
5073 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
5074 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
5075 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
5076 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
5077 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
5078 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
5079 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
5080 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
5081 have any defined semantics for atomic stores.
5082
5083 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
5084 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
5085 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
5086 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
5087 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
5088 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
5089 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
5090 safe.
5091
5092 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
5093 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
5094 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
5095 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
5096 be reused in the cache. The code generator may select special
5097 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
5098 x86.
5099
5100 Semantics:
5101 """"""""""
5102
5103 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
5104 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
5105 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
5106 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
5107 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
5108 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
5109 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
5110 belong to the type, but they will typically be overwritten.
5111
5112 Example:
5113 """"""""
5114
5115 .. code-block:: llvm
5116
5117       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
5118       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
5119       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
5120
5121 .. _i_fence:
5122
5123 '``fence``' Instruction
5124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5125
5126 Syntax:
5127 """""""
5128
5129 ::
5130
5131       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
5132
5133 Overview:
5134 """""""""
5135
5136 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
5137 between operations.
5138
5139 Arguments:
5140 """"""""""
5141
5142 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
5143 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
5144 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
5145
5146 Semantics:
5147 """"""""""
5148
5149 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
5150 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
5151 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
5152 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
5153 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
5154 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
5155 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
5156 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
5157 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
5158 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
5159 *happens-before* edge.
5160
5161 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
5162 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
5163 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
5164
5165 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
5166 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
5167 (This is useful for interacting with signal handlers.)
5168
5169 Example:
5170 """"""""
5171
5172 .. code-block:: llvm
5173
5174       fence acquire                          ; yields void
5175       fence singlethread seq_cst             ; yields void
5176
5177 .. _i_cmpxchg:
5178
5179 '``cmpxchg``' Instruction
5180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5181
5182 Syntax:
5183 """""""
5184
5185 ::
5186
5187       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
5188
5189 Overview:
5190 """""""""
5191
5192 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
5193 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
5194 equal, it tries to store a new value into the memory.
5195
5196 Arguments:
5197 """"""""""
5198
5199 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
5200 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
5201 address, and a new value to place at that address if the compared values
5202 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
5203 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
5204 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
5205 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
5206 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
5207 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
5208 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
5209
5210 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
5211 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
5212 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
5213 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
5214 ``release`` or ``acq_rel``.
5215
5216 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
5217 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
5218 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
5219 respect to all other code in the system.
5220
5221 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
5222 equal to the size in memory of the operand.
5223
5224 Semantics:
5225 """"""""""
5226
5227 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
5228 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
5229 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
5230 with a flag indicating success (true) or failure (false).
5231
5232 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
5233 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
5234 matched.
5235
5236 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
5237 if the value loaded equals ``cmp``.
5238
5239 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
5240 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
5241 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
5242
5243 Example:
5244 """"""""
5245
5246 .. code-block:: llvm
5247
5248     entry:
5249       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields i32
5250       br label %loop
5251
5252     loop:
5253       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
5254       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
5255       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
5256       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
5257       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
5258       br i1 %success, label %done, label %loop
5259
5260     done:
5261       ...
5262
5263 .. _i_atomicrmw:
5264
5265 '``atomicrmw``' Instruction
5266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5267
5268 Syntax:
5269 """""""
5270
5271 ::
5272
5273       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
5274
5275 Overview:
5276 """""""""
5277
5278 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
5279
5280 Arguments:
5281 """"""""""
5282
5283 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
5284 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
5285 operation. The operation must be one of the following keywords:
5286
5287 -  xchg
5288 -  add
5289 -  sub
5290 -  and
5291 -  nand
5292 -  or
5293 -  xor
5294 -  max
5295 -  min
5296 -  umax
5297 -  umin
5298
5299 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5300 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5301 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5302 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5303 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5304 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5305 operations <volatile>`.
5306
5307 Semantics:
5308 """"""""""
5309
5310 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5311 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5312 value at the location is returned. The modification is specified by the
5313 operation argument:
5314
5315 -  xchg: ``*ptr = val``
5316 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5317 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5318 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5319 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5320 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5321 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5322 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5323 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5324 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5325    comparison)
5326 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5327    comparison)
5328
5329 Example:
5330 """"""""
5331
5332 .. code-block:: llvm
5333
5334       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
5335
5336 .. _i_getelementptr:
5337
5338 '``getelementptr``' Instruction
5339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5340
5341 Syntax:
5342 """""""
5343
5344 ::
5345
5346       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5347       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5348       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5349
5350 Overview:
5351 """""""""
5352
5353 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5354 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5355 address calculation only and does not access memory.
5356
5357 Arguments:
5358 """"""""""
5359
5360 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5361 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5362 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5363 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5364 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5365 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5366 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5367 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5368 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5369 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5370 would require loading the pointer before continuing calculation.
5371
5372 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5373 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5374 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5375 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5376 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5377 required to be constant. These integers are treated as signed values
5378 where relevant.
5379
5380 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5381 to LLVM:
5382
5383 .. code-block:: c
5384
5385     struct RT {
5386       char A;
5387       int B[10][20];
5388       char C;
5389     };
5390     struct ST {
5391       int X;
5392       double Y;
5393       struct RT Z;
5394     };
5395
5396     int *foo(struct ST *s) {
5397       return &s[1].Z.B[5][13];
5398     }
5399
5400 The LLVM code generated by Clang is:
5401
5402 .. code-block:: llvm
5403
5404     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5405     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5406
5407     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5408     entry:
5409       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5410       ret i32* %arrayidx
5411     }
5412
5413 Semantics:
5414 """"""""""
5415
5416 In the example above, the first index is indexing into the
5417 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5418 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5419 indexes into the third element of the structure, yielding a
5420 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5421 structure. The third index indexes into the second element of the
5422 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5423 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5424 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5425 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5426
5427 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5428 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5429 for the given testcase is equivalent to:
5430
5431 .. code-block:: llvm
5432
5433     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5434       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5435       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5436       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5437       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5438       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5439       ret i32* %t5
5440     }
5441
5442 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5443 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5444 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5445 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5446 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5447 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5448 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5449 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5450 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5451 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5452
5453 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5454 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5455 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5456 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5457 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5458 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5459 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5460 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5461 information.
5462
5463 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5464 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5465
5466 Example:
5467 """"""""
5468
5469 .. code-block:: llvm
5470
5471         ; yields [12 x i8]*:aptr
5472         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5473         ; yields i8*:vptr
5474         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5475         ; yields i8*:eptr
5476         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5477         ; yields i32*:iptr
5478         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5479
5480 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5481 must be a vector with the same number of elements. For example:
5482
5483 .. code-block:: llvm
5484
5485      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5486
5487 Conversion Operations
5488 ---------------------
5489
5490 The instructions in this category are the conversion instructions
5491 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5492 various bit conversions on the operand.
5493
5494 '``trunc .. to``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5508
5509 Arguments:
5510 """"""""""
5511
5512 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5513 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5514 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5515 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5516 types are not allowed.
5517
5518 Semantics:
5519 """"""""""
5520
5521 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5522 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5523 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5524 It will always truncate bits.
5525
5526 Example:
5527 """"""""
5528
5529 .. code-block:: llvm
5530
5531       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5532       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5533       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5534       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5535
5536 '``zext .. to``' Instruction
5537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5538
5539 Syntax:
5540 """""""
5541
5542 ::
5543
5544       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5545
5546 Overview:
5547 """""""""
5548
5549 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5550
5551 Arguments:
5552 """"""""""
5553
5554 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5555 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5556 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5557 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5558
5559 Semantics:
5560 """"""""""
5561
5562 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5563 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5564
5565 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5566
5567 Example:
5568 """"""""
5569
5570 .. code-block:: llvm
5571
5572       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5573       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5574       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5575
5576 '``sext .. to``' Instruction
5577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5578
5579 Syntax:
5580 """""""
5581
5582 ::
5583
5584       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5585
5586 Overview:
5587 """""""""
5588
5589 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5590
5591 Arguments:
5592 """"""""""
5593
5594 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5595 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5596 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5597 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5598
5599 Semantics:
5600 """"""""""
5601
5602 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5603 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5604 of the type ``ty2``.
5605
5606 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5607
5608 Example:
5609 """"""""
5610
5611 .. code-block:: llvm
5612
5613       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5614       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5615       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5616
5617 '``fptrunc .. to``' Instruction
5618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5619
5620 Syntax:
5621 """""""
5622
5623 ::
5624
5625       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5626
5627 Overview:
5628 """""""""
5629
5630 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5631
5632 Arguments:
5633 """"""""""
5634
5635 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5636 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5637 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5638 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5639
5640 Semantics:
5641 """"""""""
5642
5643 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5644 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5645 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5646 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5647
5648 Example:
5649 """"""""
5650
5651 .. code-block:: llvm
5652
5653       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5654       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5655
5656 '``fpext .. to``' Instruction
5657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5658
5659 Syntax:
5660 """""""
5661
5662 ::
5663
5664       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5665
5666 Overview:
5667 """""""""
5668
5669 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5670 point value.
5671
5672 Arguments:
5673 """"""""""
5674
5675 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5676 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5677 to. The source type must be smaller than the destination type.
5678
5679 Semantics:
5680 """"""""""
5681
5682 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5683 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5684 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5685 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5686 *no-op cast* for a floating point cast.
5687
5688 Example:
5689 """"""""
5690
5691 .. code-block:: llvm
5692
5693       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5694       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5695
5696 '``fptoui .. to``' Instruction
5697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5698
5699 Syntax:
5700 """""""
5701
5702 ::
5703
5704       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5705
5706 Overview:
5707 """""""""
5708
5709 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5710 integer equivalent of type ``ty2``.
5711
5712 Arguments:
5713 """"""""""
5714
5715 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5716 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5717 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5718 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5719 type with the same number of elements as ``ty``
5720
5721 Semantics:
5722 """"""""""
5723
5724 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5725 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5726 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5727 are undefined.
5728
5729 Example:
5730 """"""""
5731
5732 .. code-block:: llvm
5733
5734       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5735       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5736       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5737
5738 '``fptosi .. to``' Instruction
5739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5740
5741 Syntax:
5742 """""""
5743
5744 ::
5745
5746       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5747
5748 Overview:
5749 """""""""
5750
5751 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5752 ``value`` to type ``ty2``.
5753
5754 Arguments:
5755 """"""""""
5756
5757 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5758 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5759 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5760 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5761 type with the same number of elements as ``ty``
5762
5763 Semantics:
5764 """"""""""
5765
5766 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5767 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5768 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5769 are undefined.
5770
5771 Example:
5772 """"""""
5773
5774 .. code-block:: llvm
5775
5776       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5777       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5778       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5779
5780 '``uitofp .. to``' Instruction
5781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5782
5783 Syntax:
5784 """""""
5785
5786 ::
5787
5788       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5789
5790 Overview:
5791 """""""""
5792
5793 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5794 and converts that value to the ``ty2`` type.
5795
5796 Arguments:
5797 """"""""""
5798
5799 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5800 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5801 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5802 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5803 type with the same number of elements as ``ty``
5804
5805 Semantics:
5806 """"""""""
5807
5808 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5809 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5810 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5811 are undefined.
5812
5813 Example:
5814 """"""""
5815
5816 .. code-block:: llvm
5817
5818       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5819       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5820
5821 '``sitofp .. to``' Instruction
5822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5823
5824 Syntax:
5825 """""""
5826
5827 ::
5828
5829       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5830
5831 Overview:
5832 """""""""
5833
5834 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5835 converts that value to the ``ty2`` type.
5836
5837 Arguments:
5838 """"""""""
5839
5840 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5841 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5842 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5843 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5844 type with the same number of elements as ``ty``
5845
5846 Semantics:
5847 """"""""""
5848
5849 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5850 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5851 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5852 undefined.
5853
5854 Example:
5855 """"""""
5856
5857 .. code-block:: llvm
5858
5859       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5860       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5861
5862 .. _i_ptrtoint:
5863
5864 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5866
5867 Syntax:
5868 """""""
5869
5870 ::
5871
5872       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5873
5874 Overview:
5875 """""""""
5876
5877 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5878 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5879
5880 Arguments:
5881 """"""""""
5882
5883 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5884 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5885 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5886 a vector of integers type.
5887
5888 Semantics:
5889 """"""""""
5890
5891 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5892 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5893 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5894 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5895 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5896 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5897 change.
5898
5899 Example:
5900 """"""""
5901
5902 .. code-block:: llvm
5903
5904       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5905       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5906       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5907
5908 .. _i_inttoptr:
5909
5910 '``inttoptr .. to``' Instruction
5911 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5912
5913 Syntax:
5914 """""""
5915
5916 ::
5917
5918       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5919
5920 Overview:
5921 """""""""
5922
5923 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5924 pointer type, ``ty2``.
5925
5926 Arguments:
5927 """"""""""
5928
5929 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5930 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5931 type.
5932
5933 Semantics:
5934 """"""""""
5935
5936 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5937 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5938 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5939 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5940 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5941 nothing is done (*no-op cast*).
5942
5943 Example:
5944 """"""""
5945
5946 .. code-block:: llvm
5947
5948       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5949       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5950       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5951       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5952
5953 .. _i_bitcast:
5954
5955 '``bitcast .. to``' Instruction
5956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5957
5958 Syntax:
5959 """""""
5960
5961 ::
5962
5963       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5964
5965 Overview:
5966 """""""""
5967
5968 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5969 changing any bits.
5970
5971 Arguments:
5972 """"""""""
5973
5974 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5975 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5976 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5977 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5978 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5979 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5980 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5981 long as they have the same size).
5982
5983 Semantics:
5984 """"""""""
5985
5986 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5987 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5988 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5989 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5990 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5991 pointers) types with the same address space through this instruction.
5992 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
5993 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5994
5995 Example:
5996 """"""""
5997
5998 .. code-block:: llvm
5999
6000       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
6001       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
6002       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
6003       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
6004
6005 .. _i_addrspacecast:
6006
6007 '``addrspacecast .. to``' Instruction
6008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6009
6010 Syntax:
6011 """""""
6012
6013 ::
6014
6015       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
6016
6017 Overview:
6018 """""""""
6019
6020 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
6021 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
6022
6023 Arguments:
6024 """"""""""
6025
6026 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
6027 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
6028 address space.
6029
6030 Semantics:
6031 """"""""""
6032
6033 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
6034 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
6035 value modification, depending on the target and the address space
6036 pair. Pointer conversions within the same address space must be
6037 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
6038 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
6039 location.
6040
6041 Example:
6042 """"""""
6043
6044 .. code-block:: llvm
6045
6046       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
6047       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
6048       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
6049
6050 .. _otherops:
6051
6052 Other Operations
6053 ----------------
6054
6055 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
6056 which defy better classification.
6057
6058 .. _i_icmp:
6059
6060 '``icmp``' Instruction
6061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6062
6063 Syntax:
6064 """""""
6065
6066 ::
6067
6068       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
6069
6070 Overview:
6071 """""""""
6072
6073 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
6074 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
6075 pointer, or pointer vector operands.
6076
6077 Arguments:
6078 """"""""""
6079
6080 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6081 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6082 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6083
6084 #. ``eq``: equal
6085 #. ``ne``: not equal
6086 #. ``ugt``: unsigned greater than
6087 #. ``uge``: unsigned greater or equal
6088 #. ``ult``: unsigned less than
6089 #. ``ule``: unsigned less or equal
6090 #. ``sgt``: signed greater than
6091 #. ``sge``: signed greater or equal
6092 #. ``slt``: signed less than
6093 #. ``sle``: signed less or equal
6094
6095 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
6096 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
6097 must also be identical types.
6098
6099 Semantics:
6100 """"""""""
6101
6102 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
6103 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
6104 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
6105
6106 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
6107    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6108 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
6109    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
6110 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
6111    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
6112 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
6113    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6114 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
6115    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
6116 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
6117    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6118 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6119    if ``op1`` is greater than ``op2``.
6120 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6121    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
6122 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6123    if ``op1`` is less than ``op2``.
6124 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
6125    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
6126
6127 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
6128 are compared as if they were integers.
6129
6130 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
6131 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
6132 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
6133
6134 Example:
6135 """"""""
6136
6137 .. code-block:: llvm
6138
6139       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
6140       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
6141       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
6142       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
6143       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
6144       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
6145
6146 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6147 ``icmp`` instruction.
6148
6149 .. _i_fcmp:
6150
6151 '``fcmp``' Instruction
6152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6153
6154 Syntax:
6155 """""""
6156
6157 ::
6158
6159       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
6160
6161 Overview:
6162 """""""""
6163
6164 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
6165 values based on comparison of its operands.
6166
6167 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
6168 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
6169
6170 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
6171 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
6172 compared.
6173
6174 Arguments:
6175 """"""""""
6176
6177 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
6178 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
6179 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
6180
6181 #. ``false``: no comparison, always returns false
6182 #. ``oeq``: ordered and equal
6183 #. ``ogt``: ordered and greater than
6184 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
6185 #. ``olt``: ordered and less than
6186 #. ``ole``: ordered and less than or equal
6187 #. ``one``: ordered and not equal
6188 #. ``ord``: ordered (no nans)
6189 #. ``ueq``: unordered or equal
6190 #. ``ugt``: unordered or greater than
6191 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
6192 #. ``ult``: unordered or less than
6193 #. ``ule``: unordered or less than or equal
6194 #. ``une``: unordered or not equal
6195 #. ``uno``: unordered (either nans)
6196 #. ``true``: no comparison, always returns true
6197
6198 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
6199 that either operand may be a QNAN.
6200
6201 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
6202 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
6203 type. They must have identical types.
6204
6205 Semantics:
6206 """"""""""
6207
6208 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
6209 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
6210 vectors are compared element by element. Each comparison performed
6211 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
6212
6213 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
6214 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6215    is equal to ``op2``.
6216 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6217    is greater than ``op2``.
6218 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6219    is greater than or equal to ``op2``.
6220 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6221    is less than ``op2``.
6222 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6223    is less than or equal to ``op2``.
6224 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
6225    is not equal to ``op2``.
6226 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
6227 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6228    equal to ``op2``.
6229 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6230    greater than ``op2``.
6231 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6232    greater than or equal to ``op2``.
6233 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6234    less than ``op2``.
6235 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6236    less than or equal to ``op2``.
6237 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
6238    not equal to ``op2``.
6239 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
6240 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
6241
6242 Example:
6243 """"""""
6244
6245 .. code-block:: llvm
6246
6247       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
6248       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6249       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
6250       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
6251
6252 Note that the code generator does not yet support vector types with the
6253 ``fcmp`` instruction.
6254
6255 .. _i_phi:
6256
6257 '``phi``' Instruction
6258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6259
6260 Syntax:
6261 """""""
6262
6263 ::
6264
6265       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
6266
6267 Overview:
6268 """""""""
6269
6270 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
6271 graph representing the function.
6272
6273 Arguments:
6274 """"""""""
6275
6276 The type of the incoming values is specified with the first type field.
6277 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
6278 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
6279 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
6280 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
6281 label arguments.
6282
6283 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
6284 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
6285 block.
6286
6287 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
6288 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
6289 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
6290 instruction's return value on the same edge).
6291
6292 Semantics:
6293 """"""""""
6294
6295 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
6296 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
6297 executed just prior to the current block.
6298
6299 Example:
6300 """"""""
6301
6302 .. code-block:: llvm
6303
6304     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
6305       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
6306       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
6307       br label %Loop
6308
6309 .. _i_select:
6310
6311 '``select``' Instruction
6312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6313
6314 Syntax:
6315 """""""
6316
6317 ::
6318
6319       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
6320
6321       selty is either i1 or {<N x i1>}
6322
6323 Overview:
6324 """""""""
6325
6326 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
6327 condition, without IR-level branching.
6328
6329 Arguments:
6330 """"""""""
6331
6332 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6333 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6334 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6335 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6336 elements.
6337
6338 Semantics:
6339 """"""""""
6340
6341 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6342 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6343 argument.
6344
6345 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6346 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6347
6348 Example:
6349 """"""""
6350
6351 .. code-block:: llvm
6352
6353       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6354
6355 .. _i_call:
6356
6357 '``call``' Instruction
6358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6359
6360 Syntax:
6361 """""""
6362
6363 ::
6364
6365       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6366
6367 Overview:
6368 """""""""
6369
6370 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6371
6372 Arguments:
6373 """"""""""
6374
6375 This instruction requires several arguments:
6376
6377 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
6378    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
6379    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
6380    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
6381    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
6382
6383    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
6384       recursive cycle in the call graph.
6385    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
6386       forwarded in place.
6387
6388    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
6389    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
6390    rules:
6391
6392    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
6393      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
6394    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
6395      produced by the call or void.
6396    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
6397      parameters or return types may differ in pointee type, but not
6398      in address space.
6399    - The calling conventions of the caller and callee must match.
6400    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
6401      returned, and inalloca, must match.
6402
6403    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
6404    the following conditions are met:
6405
6406    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6407    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6408       uses value of call or is void).
6409    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6410       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6411    -  `Platform specific constraints are
6412       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6413
6414 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6415    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6416    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6417    calling convention of the call must match the calling convention of
6418    the target function, or else the behavior is undefined.
6419 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6420    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6421    are valid here.
6422 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6423    type of the return value. Functions that return no value are marked
6424    ``void``.
6425 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6426    being invoked. The argument types must match the types implied by
6427    this signature. This type can be omitted if the function is not
6428    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6429    function.
6430 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6431    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6432    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6433    to function value.
6434 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6435    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6436    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6437    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6438    extra arguments can be specified.
6439 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6440    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6441    attributes are valid here.
6442
6443 Semantics:
6444 """"""""""
6445
6446 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6447 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6448 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6449 flow continues with the instruction after the function call, and the
6450 return value of the function is bound to the result argument.
6451
6452 Example:
6453 """"""""
6454
6455 .. code-block:: llvm
6456
6457       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6458       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6459       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6460       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6461       call void %foo(i8 97 signext)
6462
6463       %struct.A = type { i32, i8 }
6464       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
6465       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6466       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6467       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6468       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6469
6470 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6471 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6472 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6473 This is something we'd like to change in the future to provide better
6474 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6475
6476 .. _i_va_arg:
6477
6478 '``va_arg``' Instruction
6479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6480
6481 Syntax:
6482 """""""
6483
6484 ::
6485
6486       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6487
6488 Overview:
6489 """""""""
6490
6491 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6492 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6493 the ``va_arg`` macro in C.
6494
6495 Arguments:
6496 """"""""""
6497
6498 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6499 argument. It returns a value of the specified argument type and
6500 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6501 type of ``va_list`` is target specific.
6502
6503 Semantics:
6504 """"""""""
6505
6506 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6507 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6508 the next argument. For more information, see the variable argument
6509 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6510
6511 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6512 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6513 function.
6514
6515 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6516 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6517
6518 Example:
6519 """"""""
6520
6521 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6522
6523 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6524 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6525 types on any target.
6526
6527 .. _i_landingpad:
6528
6529 '``landingpad``' Instruction
6530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6531
6532 Syntax:
6533 """""""
6534
6535 ::
6536
6537       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6538       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6539
6540       <clause> := catch <type> <value>
6541       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6542
6543 Overview:
6544 """""""""
6545
6546 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6547 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6548 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6549 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6550 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6551 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6552
6553 Arguments:
6554 """"""""""
6555
6556 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6557 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6558 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6559
6560 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6561 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6562 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6563 clause takes an array constant as its argument. Use
6564 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6565 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6566 the ``cleanup`` flag.
6567
6568 Semantics:
6569 """"""""""
6570
6571 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6572 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6573 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6574 calling conventions, how the personality function results are
6575 represented in LLVM IR is target specific.
6576
6577 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6578 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6579 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6580 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6581 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6582 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6583 unwinding continues further up the call stack.
6584
6585 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6586
6587 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6588    of an '``invoke``' instruction.
6589 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6590    first non-PHI instruction.
6591 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6592    pad block.
6593 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6594    '``landingpad``' instruction.
6595 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6596    personality function.
6597
6598 Example:
6599 """"""""
6600
6601 .. code-block:: llvm
6602
6603       ;; A landing pad which can catch an integer.
6604       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6605                catch i8** @_ZTIi
6606       ;; A landing pad that is a cleanup.
6607       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6608                cleanup
6609       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6610       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6611                catch i8** @_ZTIi
6612                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6613
6614 .. _intrinsics:
6615
6616 Intrinsic Functions
6617 ===================
6618
6619 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6620 have well known names and semantics and are required to follow certain
6621 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6622 for the LLVM language that does not require changing all of the
6623 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6624 reader/writer, the parser, etc...).
6625
6626 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6627 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6628 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6629 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6630 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6631 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6632 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6633 are added that they be documented here.
6634
6635 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6636 represents a family of functions that perform the same operation but on
6637 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6638 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6639 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6640 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6641 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6642 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6643 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6644 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6645 argument or the result.
6646
6647 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6648 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6649 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6650 whose type is matched against another type do not. For example, the
6651 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6652 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6653 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6654 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6655 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6656 type is matched against the return type, it does not require its own
6657 name suffix.
6658
6659 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6660 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6661
6662 .. _int_varargs:
6663
6664 Variable Argument Handling Intrinsics
6665 -------------------------------------
6666
6667 Variable argument support is defined in LLVM with the
6668 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6669 functions. These functions are related to the similarly named macros
6670 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6671
6672 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6673 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6674 does not define what this type is, so all transformations should be
6675 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6676
6677 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6678 variable argument handling intrinsic functions are used.
6679
6680 .. code-block:: llvm
6681
6682     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6683       ; Initialize variable argument processing
6684       %ap = alloca i8*
6685       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6686       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6687
6688       ; Read a single integer argument
6689       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6690
6691       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6692       %aq = alloca i8*
6693       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6694       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6695       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6696
6697       ; Stop processing of arguments.
6698       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6699       ret i32 %tmp
6700     }
6701
6702     declare void @llvm.va_start(i8*)
6703     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6704     declare void @llvm.va_end(i8*)
6705
6706 .. _int_va_start:
6707
6708 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6710
6711 Syntax:
6712 """""""
6713
6714 ::
6715
6716       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6717
6718 Overview:
6719 """""""""
6720
6721 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6722 subsequent use by ``va_arg``.
6723
6724 Arguments:
6725 """"""""""
6726
6727 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6728
6729 Semantics:
6730 """"""""""
6731
6732 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6733 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6734 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6735 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6736 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6737 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6738 that out.
6739
6740 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6742
6743 Syntax:
6744 """""""
6745
6746 ::
6747
6748       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6749
6750 Overview:
6751 """""""""
6752
6753 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6754 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6755
6756 Arguments:
6757 """"""""""
6758
6759 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6760
6761 Semantics:
6762 """"""""""
6763
6764 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6765 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6766 element to which the argument points. Calls to
6767 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6768 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6769 ``llvm.va_end``.
6770
6771 .. _int_va_copy:
6772
6773 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6775
6776 Syntax:
6777 """""""
6778
6779 ::
6780
6781       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6782
6783 Overview:
6784 """""""""
6785
6786 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6787 from the source argument list to the destination argument list.
6788
6789 Arguments:
6790 """"""""""
6791
6792 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6793 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6794
6795 Semantics:
6796 """"""""""
6797
6798 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6799 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6800 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6801 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6802 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6803
6804 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6805 --------------------------------------
6806
6807 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6808 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6809 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6810 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6811 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6812 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6813 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6814 details, see `Accurate Garbage Collection with
6815 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6816
6817 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6818 address space (address space zero).
6819
6820 .. _int_gcroot:
6821
6822 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6824
6825 Syntax:
6826 """""""
6827
6828 ::
6829
6830       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6831
6832 Overview:
6833 """""""""
6834
6835 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6836 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6837
6838 Arguments:
6839 """"""""""
6840
6841 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6842 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6843 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6844 root.
6845
6846 Semantics:
6847 """"""""""
6848
6849 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6850 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6851 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6852 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6853 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6854
6855 .. _int_gcread:
6856
6857 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6859
6860 Syntax:
6861 """""""
6862
6863 ::
6864
6865       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6866
6867 Overview:
6868 """""""""
6869
6870 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6871 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6872 barriers.
6873
6874 Arguments:
6875 """"""""""
6876
6877 The second argument is the address to read from, which should be an
6878 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6879 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6880 runtime (otherwise null).
6881
6882 Semantics:
6883 """"""""""
6884
6885 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6886 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6887 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6888 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6889 algorithm <gc>`.
6890
6891 .. _int_gcwrite:
6892
6893 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6895
6896 Syntax:
6897 """""""
6898
6899 ::
6900
6901       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6902
6903 Overview:
6904 """""""""
6905
6906 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6907 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6908 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6909
6910 Arguments:
6911 """"""""""
6912
6913 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6914 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6915 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6916 object, Obj may be null.
6917
6918 Semantics:
6919 """"""""""
6920
6921 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6922 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6923 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6924 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6925 algorithm <gc>`.
6926
6927 Code Generator Intrinsics
6928 -------------------------
6929
6930 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6931 may only be implemented with code generator support.
6932
6933 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6935
6936 Syntax:
6937 """""""
6938
6939 ::
6940
6941       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6942
6943 Overview:
6944 """""""""
6945
6946 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6947 target-specific value indicating the return address of the current
6948 function or one of its callers.
6949
6950 Arguments:
6951 """"""""""
6952
6953 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6954 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6955 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6956 value.
6957
6958 Semantics:
6959 """"""""""
6960
6961 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6962 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6963 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6964 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6965 used for debugging purposes.
6966
6967 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6968 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6969 of the obvious source-language caller.
6970
6971 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6973
6974 Syntax:
6975 """""""
6976
6977 ::
6978
6979       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6980
6981 Overview:
6982 """""""""
6983
6984 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6985 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6986
6987 Arguments:
6988 """"""""""
6989
6990 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6991 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6992 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6993 value.
6994
6995 Semantics:
6996 """"""""""
6997
6998 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6999 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
7000 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
7001 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
7002 used for debugging purposes.
7003
7004 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
7005 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
7006 of the obvious source-language caller.
7007
7008 .. _int_read_register:
7009 .. _int_write_register:
7010
7011 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
7012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7013
7014 Syntax:
7015 """""""
7016
7017 ::
7018
7019       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
7020       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
7021       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
7022       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
7023       !0 = metadata !{metadata !"sp\00"}
7024
7025 Overview:
7026 """""""""
7027
7028 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
7029 provides access to the named register. The register must be valid on
7030 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
7031 with the register being read.
7032
7033 Semantics:
7034 """"""""""
7035
7036 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
7037 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
7038 the current value of the register, where possible.
7039
7040 This is useful to implement named register global variables that need
7041 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
7042 bare-metal programs including OS kernels.
7043
7044 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
7045 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
7046 allocatable registers are not supported.
7047
7048 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
7049 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
7050 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
7051 registers.
7052
7053 .. _int_stacksave:
7054
7055 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
7056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7057
7058 Syntax:
7059 """""""
7060
7061 ::
7062
7063       declare i8* @llvm.stacksave()
7064
7065 Overview:
7066 """""""""
7067
7068 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
7069 of the function stack, for use with
7070 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
7071 implementing language features like scoped automatic variable sized
7072 arrays in C99.
7073
7074 Semantics:
7075 """"""""""
7076
7077 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
7078 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
7079 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
7080 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
7081 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
7082 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
7083 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
7084
7085 .. _int_stackrestore:
7086
7087 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 ::
7094
7095       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
7096
7097 Overview:
7098 """""""""
7099
7100 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
7101 the function stack to the state it was in when the corresponding
7102 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
7103 useful for implementing language features like scoped automatic variable
7104 sized arrays in C99.
7105
7106 Semantics:
7107 """"""""""
7108
7109 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
7110
7111 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
7112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7113
7114 Syntax:
7115 """""""
7116
7117 ::
7118
7119       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
7120
7121 Overview:
7122 """""""""
7123
7124 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
7125 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
7126 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
7127 its performance characteristics.
7128
7129 Arguments:
7130 """"""""""
7131
7132 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
7133 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
7134 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
7135 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
7136 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
7137 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
7138 arguments must be constant integers.
7139
7140 Semantics:
7141 """"""""""
7142
7143 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
7144 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
7145 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
7146 the processor cache for better performance.
7147
7148 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
7149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7150
7151 Syntax:
7152 """""""
7153
7154 ::
7155
7156       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
7157
7158 Overview:
7159 """""""""
7160
7161 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
7162 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
7163 method is target specific, but it is expected that the marker will use
7164 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
7165 guarantees that it will remain with any specific instruction after
7166 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
7167 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
7168 allow correlations of simulation runs.
7169
7170 Arguments:
7171 """"""""""
7172
7173 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
7174
7175 Semantics:
7176 """"""""""
7177
7178 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
7179 that do not support this intrinsic may ignore it.
7180
7181 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
7182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7183
7184 Syntax:
7185 """""""
7186
7187 ::
7188
7189       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
7190
7191 Overview:
7192 """""""""
7193
7194 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
7195 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
7196 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
7197 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
7198 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
7199 timings.
7200
7201 Semantics:
7202 """"""""""
7203
7204 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
7205 memory. Implementations are allowed to either return a application
7206 specific value or a system wide value. On backends without support, this
7207 is lowered to a constant 0.
7208
7209 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
7210 running at and the host platform.
7211
7212 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
7213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7214
7215 Syntax:
7216 """""""
7217
7218 ::
7219
7220       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
7221
7222 Overview:
7223 """""""""
7224
7225 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
7226 in the specified range to the execution unit of the processor. On
7227 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
7228 flushes the instruction cache.
7229
7230 Semantics:
7231 """"""""""
7232
7233 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
7234 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
7235 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
7236 instructions or a system call, if cache flushing requires special
7237 privileges.
7238
7239 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
7240 time library.
7241
7242 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
7243 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
7244
7245 Standard C Library Intrinsics
7246 -----------------------------
7247
7248 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
7249 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
7250 information about the alignment of the pointer arguments to the code
7251 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
7252
7253 .. _int_memcpy:
7254
7255 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
7256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7257
7258 Syntax:
7259 """""""
7260
7261 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
7262 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
7263 support all bit widths however.
7264
7265 ::
7266
7267       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7268                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7269       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7270                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7271
7272 Overview:
7273 """""""""
7274
7275 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7276 source location to the destination location.
7277
7278 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
7279 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7280 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7281
7282 Arguments:
7283 """"""""""
7284
7285 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7286 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7287 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7288 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7289 boolean indicating a volatile access.
7290
7291 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7292 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
7293 are aligned to that boundary.
7294
7295 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
7296 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7297 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7298
7299 Semantics:
7300 """"""""""
7301
7302 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7303 source location to the destination location, which are not allowed to
7304 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
7305 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
7306 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7307
7308 '``llvm.memmove``' Intrinsic
7309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7310
7311 Syntax:
7312 """""""
7313
7314 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
7315 bit width and for different address space. Not all targets support all
7316 bit widths however.
7317
7318 ::
7319
7320       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
7321                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7322       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
7323                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7324
7325 Overview:
7326 """""""""
7327
7328 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
7329 source location to the destination location. It is similar to the
7330 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
7331 overlap.
7332
7333 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
7334 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
7335 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
7336
7337 Arguments:
7338 """"""""""
7339
7340 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
7341 pointer to the source. The third argument is an integer argument
7342 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
7343 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
7344 boolean indicating a volatile access.
7345
7346 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7347 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
7348 aligned to that boundary.
7349
7350 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
7351 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
7352 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7353
7354 Semantics:
7355 """"""""""
7356
7357 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
7358 source location to the destination location, which may overlap. It
7359 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
7360 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
7361 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7362
7363 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
7364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7365
7366 Syntax:
7367 """""""
7368
7369 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
7370 bit width and for different address spaces. However, not all targets
7371 support all bit widths.
7372
7373 ::
7374
7375       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
7376                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7377       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
7378                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
7379
7380 Overview:
7381 """""""""
7382
7383 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
7384 particular byte value.
7385
7386 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
7387 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
7388 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
7389
7390 Arguments:
7391 """"""""""
7392
7393 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
7394 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
7395 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
7396 argument is the known alignment of the destination location.
7397
7398 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
7399 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
7400 that boundary.
7401
7402 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
7403 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
7404 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
7410 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
7411 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
7412 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
7413
7414 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
7415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7416
7417 Syntax:
7418 """""""
7419
7420 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
7421 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7422 all types however.
7423
7424 ::
7425
7426       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7427       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7428       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7429       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7430       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7431
7432 Overview:
7433 """""""""
7434
7435 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7436 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7437 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7438 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7439 because there is no need to worry about errno being set).
7440 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7441
7442 Arguments:
7443 """"""""""
7444
7445 The argument and return value are floating point numbers of the same
7446 type.
7447
7448 Semantics:
7449 """"""""""
7450
7451 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7452 nonnegative floating point number.
7453
7454 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7456
7457 Syntax:
7458 """""""
7459
7460 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7461 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7462 all types however.
7463
7464 ::
7465
7466       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7467       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7468       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7469       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7470       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7471
7472 Overview:
7473 """""""""
7474
7475 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7476 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7477 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7478 used, the second argument remains a scalar integer value.
7479
7480 Arguments:
7481 """"""""""
7482
7483 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7484 raise to that power.
7485
7486 Semantics:
7487 """"""""""
7488
7489 This function returns the first value raised to the second power with an
7490 unspecified sequence of rounding operations.
7491
7492 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7494
7495 Syntax:
7496 """""""
7497
7498 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7499 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7500 all types however.
7501
7502 ::
7503
7504       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7505       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7506       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7507       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7508       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7509
7510 Overview:
7511 """""""""
7512
7513 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7514
7515 Arguments:
7516 """"""""""
7517
7518 The argument and return value are floating point numbers of the same
7519 type.
7520
7521 Semantics:
7522 """"""""""
7523
7524 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7525 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7526 conditions in the same way.
7527
7528 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7530
7531 Syntax:
7532 """""""
7533
7534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7535 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7536 all types however.
7537
7538 ::
7539
7540       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7541       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7542       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7543       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7544       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7545
7546 Overview:
7547 """""""""
7548
7549 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7550
7551 Arguments:
7552 """"""""""
7553
7554 The argument and return value are floating point numbers of the same
7555 type.
7556
7557 Semantics:
7558 """"""""""
7559
7560 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7561 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7562 conditions in the same way.
7563
7564 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7566
7567 Syntax:
7568 """""""
7569
7570 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7571 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7572 all types however.
7573
7574 ::
7575
7576       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7577       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7578       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7579       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7580       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7581
7582 Overview:
7583 """""""""
7584
7585 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7586 specified (positive or negative) power.
7587
7588 Arguments:
7589 """"""""""
7590
7591 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7592 to raise to that power.
7593
7594 Semantics:
7595 """"""""""
7596
7597 This function returns the first value raised to the second power,
7598 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7599 handles error conditions in the same way.
7600
7601 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7603
7604 Syntax:
7605 """""""
7606
7607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7608 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7609 all types however.
7610
7611 ::
7612
7613       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7614       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7615       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7616       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7617       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7623
7624 Arguments:
7625 """"""""""
7626
7627 The argument and return value are floating point numbers of the same
7628 type.
7629
7630 Semantics:
7631 """"""""""
7632
7633 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7634 would, and handles error conditions in the same way.
7635
7636 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7638
7639 Syntax:
7640 """""""
7641
7642 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7643 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7644 all types however.
7645
7646 ::
7647
7648       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7649       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7650       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7651       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7652       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7653
7654 Overview:
7655 """""""""
7656
7657 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7658
7659 Arguments:
7660 """"""""""
7661
7662 The argument and return value are floating point numbers of the same
7663 type.
7664
7665 Semantics:
7666 """"""""""
7667
7668 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7669 would, and handles error conditions in the same way.
7670
7671 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7672 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7673
7674 Syntax:
7675 """""""
7676
7677 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7678 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7679 all types however.
7680
7681 ::
7682
7683       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7684       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7685       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7686       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7687       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7688
7689 Overview:
7690 """""""""
7691
7692 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7693
7694 Arguments:
7695 """"""""""
7696
7697 The argument and return value are floating point numbers of the same
7698 type.
7699
7700 Semantics:
7701 """"""""""
7702
7703 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7704 would, and handles error conditions in the same way.
7705
7706 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7708
7709 Syntax:
7710 """""""
7711
7712 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7713 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7714 all types however.
7715
7716 ::
7717
7718       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7719       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7720       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7721       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7722       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7723
7724 Overview:
7725 """""""""
7726
7727 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7728
7729 Arguments:
7730 """"""""""
7731
7732 The argument and return value are floating point numbers of the same
7733 type.
7734
7735 Semantics:
7736 """"""""""
7737
7738 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7739 would, and handles error conditions in the same way.
7740
7741 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7743
7744 Syntax:
7745 """""""
7746
7747 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7748 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7749 all types however.
7750
7751 ::
7752
7753       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7754       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7755       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7756       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7757       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7758
7759 Overview:
7760 """""""""
7761
7762 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7763
7764 Arguments:
7765 """"""""""
7766
7767 The argument and return value are floating point numbers of the same
7768 type.
7769
7770 Semantics:
7771 """"""""""
7772
7773 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7774 would, and handles error conditions in the same way.
7775
7776 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7778
7779 Syntax:
7780 """""""
7781
7782 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7783 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7784 all types however.
7785
7786 ::
7787
7788       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7789       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7790       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7791       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7792       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7798 operation.
7799
7800 Arguments:
7801 """"""""""
7802
7803 The argument and return value are floating point numbers of the same
7804 type.
7805
7806 Semantics:
7807 """"""""""
7808
7809 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7810 would, and does not set errno.
7811
7812 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7814
7815 Syntax:
7816 """""""
7817
7818 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7819 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7820 all types however.
7821
7822 ::
7823
7824       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7825       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7826       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7827       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7828       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7829
7830 Overview:
7831 """""""""
7832
7833 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7834 operand.
7835
7836 Arguments:
7837 """"""""""
7838
7839 The argument and return value are floating point numbers of the same
7840 type.
7841
7842 Semantics:
7843 """"""""""
7844
7845 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7846 would, and handles error conditions in the same way.
7847
7848 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7850
7851 Syntax:
7852 """""""
7853
7854 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7855 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7856 all types however.
7857
7858 ::
7859
7860       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7861       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7862       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7863       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7864       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7865
7866 Overview:
7867 """""""""
7868
7869 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7870 first operand and the sign of the second operand.
7871
7872 Arguments:
7873 """"""""""
7874
7875 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7876 type.
7877
7878 Semantics:
7879 """"""""""
7880
7881 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7882 functions would, and handles error conditions in the same way.
7883
7884 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7886
7887 Syntax:
7888 """""""
7889
7890 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7891 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7892 all types however.
7893
7894 ::
7895
7896       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7897       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7898       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7899       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7900       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7901
7902 Overview:
7903 """""""""
7904
7905 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7906
7907 Arguments:
7908 """"""""""
7909
7910 The argument and return value are floating point numbers of the same
7911 type.
7912
7913 Semantics:
7914 """"""""""
7915
7916 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7917 would, and handles error conditions in the same way.
7918
7919 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7921
7922 Syntax:
7923 """""""
7924
7925 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7926 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7927 all types however.
7928
7929 ::
7930
7931       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7932       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7933       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7934       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7935       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7936
7937 Overview:
7938 """""""""
7939
7940 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7941
7942 Arguments:
7943 """"""""""
7944
7945 The argument and return value are floating point numbers of the same
7946 type.
7947
7948 Semantics:
7949 """"""""""
7950
7951 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7952 would, and handles error conditions in the same way.
7953
7954 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7956
7957 Syntax:
7958 """""""
7959
7960 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7961 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7962 all types however.
7963
7964 ::
7965
7966       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7967       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7968       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7969       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7970       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7971
7972 Overview:
7973 """""""""
7974
7975 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7976 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7977
7978 Arguments:
7979 """"""""""
7980
7981 The argument and return value are floating point numbers of the same
7982 type.
7983
7984 Semantics:
7985 """"""""""
7986
7987 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7988 would, and handles error conditions in the same way.
7989
7990 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7992
7993 Syntax:
7994 """""""
7995
7996 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7997 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7998 all types however.
7999
8000 ::
8001
8002       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
8003       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
8004       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
8005       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
8006       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8007
8008 Overview:
8009 """""""""
8010
8011 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8012 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
8013 operand isn't an integer.
8014
8015 Arguments:
8016 """"""""""
8017
8018 The argument and return value are floating point numbers of the same
8019 type.
8020
8021 Semantics:
8022 """"""""""
8023
8024 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
8025 would, and handles error conditions in the same way.
8026
8027 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
8028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8029
8030 Syntax:
8031 """""""
8032
8033 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
8034 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8035 all types however.
8036
8037 ::
8038
8039       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
8040       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
8041       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
8042       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
8043       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8044
8045 Overview:
8046 """""""""
8047
8048 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8049 nearest integer.
8050
8051 Arguments:
8052 """"""""""
8053
8054 The argument and return value are floating point numbers of the same
8055 type.
8056
8057 Semantics:
8058 """"""""""
8059
8060 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
8061 functions would, and handles error conditions in the same way.
8062
8063 '``llvm.round.*``' Intrinsic
8064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8065
8066 Syntax:
8067 """""""
8068
8069 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
8070 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8071 all types however.
8072
8073 ::
8074
8075       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
8076       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
8077       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
8078       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
8079       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8080
8081 Overview:
8082 """""""""
8083
8084 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
8085 nearest integer.
8086
8087 Arguments:
8088 """"""""""
8089
8090 The argument and return value are floating point numbers of the same
8091 type.
8092
8093 Semantics:
8094 """"""""""
8095
8096 This function returns the same values as the libm ``round``
8097 functions would, and handles error conditions in the same way.
8098
8099 Bit Manipulation Intrinsics
8100 ---------------------------
8101
8102 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
8103 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
8104
8105 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
8106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8107
8108 Syntax:
8109 """""""
8110
8111 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
8112 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
8113
8114 ::
8115
8116       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
8117       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
8118       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
8119
8120 Overview:
8121 """""""""
8122
8123 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
8124 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
8125 These are useful for performing operations on data that is not in the
8126 target's native byte order.
8127
8128 Semantics:
8129 """"""""""
8130
8131 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
8132 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
8133 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
8134 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
8135 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
8136 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
8137 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
8138 respectively).
8139
8140 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
8141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8142
8143 Syntax:
8144 """""""
8145
8146 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
8147 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
8148 support all bit widths or vector types, however.
8149
8150 ::
8151
8152       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
8153       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
8154       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
8155       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
8156       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
8157       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
8158
8159 Overview:
8160 """""""""
8161
8162 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
8163 in a value.
8164
8165 Arguments:
8166 """"""""""
8167
8168 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
8169 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
8170 match the argument type.
8171
8172 Semantics:
8173 """"""""""
8174
8175 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
8176 each element of a vector.
8177
8178 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
8179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8180
8181 Syntax:
8182 """""""
8183
8184 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
8185 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
8186 targets support all bit widths or vector types, however.
8187
8188 ::
8189
8190       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8191       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8192       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8193       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8194       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8195       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8196
8197 Overview:
8198 """""""""
8199
8200 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
8201 leading zeros in a variable.
8202
8203 Arguments:
8204 """"""""""
8205
8206 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8207 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8208 type must match the first argument type.
8209
8210 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8211 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8212 defined result. Historically some architectures did not provide a
8213 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8214 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8215
8216 Semantics:
8217 """"""""""
8218
8219 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
8220 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
8221 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
8222 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8223 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
8224
8225 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
8226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8227
8228 Syntax:
8229 """""""
8230
8231 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
8232 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
8233 support all bit widths or vector types, however.
8234
8235 ::
8236
8237       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
8238       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8239       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8240       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
8241       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
8242       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
8243
8244 Overview:
8245 """""""""
8246
8247 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
8248 trailing zeros.
8249
8250 Arguments:
8251 """"""""""
8252
8253 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
8254 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
8255 type must match the first argument type.
8256
8257 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
8258 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
8259 defined result. Historically some architectures did not provide a
8260 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
8261 now predicated on avoiding zero-value inputs.
8262
8263 Semantics:
8264 """"""""""
8265
8266 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
8267 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
8268 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
8269 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
8270 ``llvm.cttz(2) = 1``.
8271
8272 Arithmetic with Overflow Intrinsics
8273 -----------------------------------
8274
8275 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
8276
8277 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
8284 on any integer bit width.
8285
8286 ::
8287
8288       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8289       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8290       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8291
8292 Overview:
8293 """""""""
8294
8295 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8296 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
8297 occurred during the signed summation.
8298
8299 Arguments:
8300 """"""""""
8301
8302 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8303 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8304 bit width. The second element of the result structure must be of type
8305 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8306 addition.
8307
8308 Semantics:
8309 """"""""""
8310
8311 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8312 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
8313 first element of which is the signed summation, and the second element
8314 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
8315 overflow.
8316
8317 Examples:
8318 """""""""
8319
8320 .. code-block:: llvm
8321
8322       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8323       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8324       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8325       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8326
8327 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
8328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8329
8330 Syntax:
8331 """""""
8332
8333 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
8334 on any integer bit width.
8335
8336 ::
8337
8338       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8339       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8340       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8341
8342 Overview:
8343 """""""""
8344
8345 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8346 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
8347 occurred during the unsigned summation.
8348
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8351
8352 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8353 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8354 bit width. The second element of the result structure must be of type
8355 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8356 addition.
8357
8358 Semantics:
8359 """"""""""
8360
8361 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8362 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
8363 first element of which is the sum, and the second element of which is a
8364 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
8365
8366 Examples:
8367 """""""""
8368
8369 .. code-block:: llvm
8370
8371       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8372       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8373       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8374       br i1 %obit, label %carry, label %normal
8375
8376 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
8377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8378
8379 Syntax:
8380 """""""
8381
8382 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
8383 on any integer bit width.
8384
8385 ::
8386
8387       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8388       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8389       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8390
8391 Overview:
8392 """""""""
8393
8394 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8395 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8396 overflow occurred during the signed subtraction.
8397
8398 Arguments:
8399 """"""""""
8400
8401 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8402 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8403 bit width. The second element of the result structure must be of type
8404 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8405 subtraction.
8406
8407 Semantics:
8408 """"""""""
8409
8410 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8411 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
8412 first element of which is the subtraction, and the second element of
8413 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
8414 overflow.
8415
8416 Examples:
8417 """""""""
8418
8419 .. code-block:: llvm
8420
8421       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8422       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8423       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8424       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8425
8426 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8428
8429 Syntax:
8430 """""""
8431
8432 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8433 on any integer bit width.
8434
8435 ::
8436
8437       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8438       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8439       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8440
8441 Overview:
8442 """""""""
8443
8444 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8445 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8446 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8447
8448 Arguments:
8449 """"""""""
8450
8451 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8452 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8453 bit width. The second element of the result structure must be of type
8454 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8455 subtraction.
8456
8457 Semantics:
8458 """"""""""
8459
8460 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8461 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8462 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8463 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8464 overflow.
8465
8466 Examples:
8467 """""""""
8468
8469 .. code-block:: llvm
8470
8471       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8472       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8473       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8474       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8475
8476 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8478
8479 Syntax:
8480 """""""
8481
8482 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8483 on any integer bit width.
8484
8485 ::
8486
8487       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8488       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8489       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8490
8491 Overview:
8492 """""""""
8493
8494 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8495 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8496 overflow occurred during the signed multiplication.
8497
8498 Arguments:
8499 """"""""""
8500
8501 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8502 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8503 bit width. The second element of the result structure must be of type
8504 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8505 multiplication.
8506
8507 Semantics:
8508 """"""""""
8509
8510 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8511 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8512 the first element of which is the multiplication, and the second element
8513 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8514 overflow.
8515
8516 Examples:
8517 """""""""
8518
8519 .. code-block:: llvm
8520
8521       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8522       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8523       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8524       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8525
8526 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8528
8529 Syntax:
8530 """""""
8531
8532 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8533 on any integer bit width.
8534
8535 ::
8536
8537       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8538       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8539       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8540
8541 Overview:
8542 """""""""
8543
8544 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8545 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8546 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8547
8548 Arguments:
8549 """"""""""
8550
8551 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8552 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8553 bit width. The second element of the result structure must be of type
8554 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8555 multiplication.
8556
8557 Semantics:
8558 """"""""""
8559
8560 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8561 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8562 the first element of which is the multiplication, and the second
8563 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8564 resulted in an overflow.
8565
8566 Examples:
8567 """""""""
8568
8569 .. code-block:: llvm
8570
8571       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8572       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8573       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8574       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8575
8576 Specialised Arithmetic Intrinsics
8577 ---------------------------------
8578
8579 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8581
8582 Syntax:
8583 """""""
8584
8585 ::
8586
8587       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8588       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8589
8590 Overview:
8591 """""""""
8592
8593 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8594 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8595 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8596 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8597 and add instructions.
8598
8599 Arguments:
8600 """"""""""
8601
8602 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8603 multiplicands, a and b, and an addend c.
8604
8605 Semantics:
8606 """"""""""
8607
8608 The expression:
8609
8610 ::
8611
8612       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8613
8614 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8615 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8616 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8617 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8618 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
8619 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
8620
8621 Examples:
8622 """""""""
8623
8624 .. code-block:: llvm
8625
8626       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
8627
8628 Half Precision Floating Point Intrinsics
8629 ----------------------------------------
8630
8631 For most target platforms, half precision floating point is a
8632 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8633 but does not support computation in the format.
8634
8635 This means that code must first load the half-precision floating point
8636 value as an i16, then convert it to float with
8637 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8638 then be performed on the float value (including extending to double
8639 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8640 if needed, then converted to i16 with
8641 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8642 i16 value.
8643
8644 .. _int_convert_to_fp16:
8645
8646 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8648
8649 Syntax:
8650 """""""
8651
8652 ::
8653
8654       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8655
8656 Overview:
8657 """""""""
8658
8659 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8660 from single precision floating point format to half precision floating
8661 point format.
8662
8663 Arguments:
8664 """"""""""
8665
8666 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8667 converted.
8668
8669 Semantics:
8670 """"""""""
8671
8672 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8673 from single precision floating point format to half precision floating
8674 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8675 converted number.
8676
8677 Examples:
8678 """""""""
8679
8680 .. code-block:: llvm
8681
8682       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8683       store i16 %res, i16* @x, align 2
8684
8685 .. _int_convert_from_fp16:
8686
8687 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8689
8690 Syntax:
8691 """""""
8692
8693 ::
8694
8695       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8696
8697 Overview:
8698 """""""""
8699
8700 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8701 conversion from half precision floating point format to single precision
8702 floating point format.
8703
8704 Arguments:
8705 """"""""""
8706
8707 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8708 converted.
8709
8710 Semantics:
8711 """"""""""
8712
8713 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8714 conversion from half single precision floating point format to single
8715 precision floating point format. The input half-float value is
8716 represented by an ``i16`` value.
8717
8718 Examples:
8719 """""""""
8720
8721 .. code-block:: llvm
8722
8723       %a = load i16* @x, align 2
8724       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8725
8726 Debugger Intrinsics
8727 -------------------
8728
8729 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8730 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8731 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8732 document.
8733
8734 Exception Handling Intrinsics
8735 -----------------------------
8736
8737 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8738 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8739 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8740
8741 .. _int_trampoline:
8742
8743 Trampoline Intrinsics
8744 ---------------------
8745
8746 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8747 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8748 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8749 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8750 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8751 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8752 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8753 extension.
8754
8755 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8756 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8757 It can be created as follows:
8758
8759 .. code-block:: llvm
8760
8761       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8762       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8763       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8764       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8765       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8766
8767 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8768 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8769
8770 .. _int_it:
8771
8772 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8774
8775 Syntax:
8776 """""""
8777
8778 ::
8779
8780       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8781
8782 Overview:
8783 """""""""
8784
8785 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8786 turning it into a trampoline.
8787
8788 Arguments:
8789 """"""""""
8790
8791 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8792 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8793 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8794 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8795 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8796 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8797 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8798 bitcast to an ``i8*``.
8799
8800 Semantics:
8801 """"""""""
8802
8803 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8804 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8805 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8806 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8807 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8808 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8809 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8810 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8811 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8812 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8813 modified, then the effect of any later call to the returned function
8814 pointer is undefined.
8815
8816 .. _int_at:
8817
8818 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8820
8821 Syntax:
8822 """""""
8823
8824 ::
8825
8826       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8827
8828 Overview:
8829 """""""""
8830
8831 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8832 a trampoline (passed as ``tramp``).
8833
8834 Arguments:
8835 """"""""""
8836
8837 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8838 code filled in by a previous call to
8839 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8840
8841 Semantics:
8842 """"""""""
8843
8844 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8845 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8846 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8847 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8848 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8849
8850 Memory Use Markers
8851 ------------------
8852
8853 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8854 memory objects and ranges where variables are immutable.
8855
8856 .. _int_lifestart:
8857
8858 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8860
8861 Syntax:
8862 """""""
8863
8864 ::
8865
8866       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8867
8868 Overview:
8869 """""""""
8870
8871 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8872 object's lifetime.
8873
8874 Arguments:
8875 """"""""""
8876
8877 The first argument is a constant integer representing the size of the
8878 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8879 to the object.
8880
8881 Semantics:
8882 """"""""""
8883
8884 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8885 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8886 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8887 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8888
8889 .. _int_lifeend:
8890
8891 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8893
8894 Syntax:
8895 """""""
8896
8897 ::
8898
8899       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8900
8901 Overview:
8902 """""""""
8903
8904 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8905 object's lifetime.
8906
8907 Arguments:
8908 """"""""""
8909
8910 The first argument is a constant integer representing the size of the
8911 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8912 to the object.
8913
8914 Semantics:
8915 """"""""""
8916
8917 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8918 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8919 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8920 object following this intrinsic may be removed as dead.
8921
8922 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8924
8925 Syntax:
8926 """""""
8927
8928 ::
8929
8930       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8931
8932 Overview:
8933 """""""""
8934
8935 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8936 a memory object will not change.
8937
8938 Arguments:
8939 """"""""""
8940
8941 The first argument is a constant integer representing the size of the
8942 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8943 to the object.
8944
8945 Semantics:
8946 """"""""""
8947
8948 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8949 the return value, the referenced memory location is constant and
8950 unchanging.
8951
8952 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8954
8955 Syntax:
8956 """""""
8957
8958 ::
8959
8960       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8961
8962 Overview:
8963 """""""""
8964
8965 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8966 memory object are mutable.
8967
8968 Arguments:
8969 """"""""""
8970
8971 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8972 The second argument is a constant integer representing the size of the
8973 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8974 pointer to the object.
8975
8976 Semantics:
8977 """"""""""
8978
8979 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8980
8981 General Intrinsics
8982 ------------------
8983
8984 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8985 purpose.
8986
8987 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8989
8990 Syntax:
8991 """""""
8992
8993 ::
8994
8995       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8996
8997 Overview:
8998 """""""""
8999
9000 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
9001
9002 Arguments:
9003 """"""""""
9004
9005 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
9006 global string, the third is a pointer to a global string which is the
9007 source file name, and the last argument is the line number.
9008
9009 Semantics:
9010 """"""""""
9011
9012 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
9013 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
9014 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
9015 ignored by code generation and optimization.
9016
9017 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
9018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9019
9020 Syntax:
9021 """""""
9022
9023 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
9024 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
9025 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
9026 '``0``'.
9027
9028 ::
9029
9030       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9031       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9032       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9033       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9034       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9035
9036 Overview:
9037 """""""""
9038
9039 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
9040
9041 Arguments:
9042 """"""""""
9043
9044 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
9045 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
9046 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
9047 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
9048
9049 Semantics:
9050 """"""""""
9051
9052 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
9053 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
9054 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
9055 generation and optimization.
9056
9057 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
9058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9059
9060 Syntax:
9061 """""""
9062
9063 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
9064 any integer bit width.
9065
9066 ::
9067
9068       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9069       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9070       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9071       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9072       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
9073
9074 Overview:
9075 """""""""
9076
9077 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
9078
9079 Arguments:
9080 """"""""""
9081
9082 The first argument is an integer value (result of some expression), the
9083 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
9084 global string which is the source file name, and the last argument is
9085 the line number. It returns the value of the first argument.
9086
9087 Semantics:
9088 """"""""""
9089
9090 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
9091 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
9092 optimizations that want to look for these annotations. These have no
9093 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
9094
9095 '``llvm.trap``' Intrinsic
9096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9097
9098 Syntax:
9099 """""""
9100
9101 ::
9102
9103       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
9104
9105 Overview:
9106 """""""""
9107
9108 The '``llvm.trap``' intrinsic.
9109
9110 Arguments:
9111 """"""""""
9112
9113 None.
9114
9115 Semantics:
9116 """"""""""
9117
9118 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
9119 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
9120 lowered to a call of the ``abort()`` function.
9121
9122 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
9123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9124
9125 Syntax:
9126 """""""
9127
9128 ::
9129
9130       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
9131
9132 Overview:
9133 """""""""
9134
9135 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
9136
9137 Arguments:
9138 """"""""""
9139
9140 None.
9141
9142 Semantics:
9143 """"""""""
9144
9145 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
9146 execution trap with the intention of requesting the attention of a
9147 debugger.
9148
9149 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
9150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9151
9152 Syntax:
9153 """""""
9154
9155 ::
9156
9157       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
9158
9159 Overview:
9160 """""""""
9161
9162 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
9163 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
9164 is placed on the stack before local variables.
9165
9166 Arguments:
9167 """"""""""
9168
9169 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
9170 The first argument is the value loaded from the stack guard
9171 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
9172 enough space to hold the value of the guard.
9173
9174 Semantics:
9175 """"""""""
9176
9177 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
9178 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
9179 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
9180 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
9181 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
9182 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
9183 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
9184
9185 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9187
9188 Syntax:
9189 """""""
9190
9191 ::
9192
9193       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
9194
9195 Overview:
9196 """""""""
9197
9198 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
9199 created stack protector and if they are not equal calls the
9200 ``__stack_chk_fail()`` function.
9201
9202 Arguments:
9203 """"""""""
9204
9205 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
9206 the variable ``@__stack_chk_guard``.
9207
9208 Semantics:
9209 """"""""""
9210
9211 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
9212 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
9213 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
9214
9215 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
9216 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
9217 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
9218 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
9219 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
9220 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
9221 codegen after the tail call decision has occurred.
9222
9223 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
9224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9225
9226 Syntax:
9227 """""""
9228
9229 ::
9230
9231       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
9232       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
9233
9234 Overview:
9235 """""""""
9236
9237 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
9238 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
9239 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
9240 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
9241 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
9242 other object.
9243
9244 Arguments:
9245 """"""""""
9246
9247 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
9248 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
9249 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
9250 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
9251 only accepts constants.
9252
9253 Semantics:
9254 """"""""""
9255
9256 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
9257 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
9258 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
9259 on the ``min`` argument).
9260
9261 '``llvm.expect``' Intrinsic
9262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9263
9264 Syntax:
9265 """""""
9266
9267 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
9268 integer bit width.
9269
9270 ::
9271
9272       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
9273       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
9274       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
9275
9276 Overview:
9277 """""""""
9278
9279 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
9280 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
9281
9282 Arguments:
9283 """"""""""
9284
9285 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
9286 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
9287 constant value, variables are not allowed.
9288
9289 Semantics:
9290 """"""""""
9291
9292 This intrinsic is lowered to the ``val``.
9293
9294 '``llvm.donothing``' Intrinsic
9295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9296
9297 Syntax:
9298 """""""
9299
9300 ::
9301
9302       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
9303
9304 Overview:
9305 """""""""
9306
9307 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
9308 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
9309
9310 Arguments:
9311 """"""""""
9312
9313 None.
9314
9315 Semantics:
9316 """"""""""
9317
9318 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
9319 by codegen.
9320
9321 Stack Map Intrinsics
9322 --------------------
9323
9324 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
9325 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
9326 are described in :doc:`StackMaps`.