[docs] Fix Sphinx warning.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 3
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][a-zA-Z$._][a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers which require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves.
83 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
84    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
85 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
86
87 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
88 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
89 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
90 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
91 with a temporary variable without having to avoid symbol table
92 conflicts.
93
94 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
95 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
96 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
97 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
98 with variable names, because none of them start with a prefix character
99 (``'%'`` or ``'@'``).
100
101 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
102 '``%X``' by 8:
103
104 The easy way:
105
106 .. code-block:: llvm
107
108     %result = mul i32 %X, 8
109
110 After strength reduction:
111
112 .. code-block:: llvm
113
114     %result = shl i32 %X, 3
115
116 And the hard way:
117
118 .. code-block:: llvm
119
120     %0 = add i32 %X, %X           ; yields {i32}:%0
121     %1 = add i32 %0, %0           ; yields {i32}:%1
122     %result = add i32 %1, %1
123
124 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
125 lexical features of LLVM:
126
127 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
128 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
129    not assigned to a named value.
130 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
131    incrementing counter, starting with 0).
132
133 It also shows a convention that we follow in this document. When
134 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
135 that defines the type and name of value produced.
136
137 High Level Structure
138 ====================
139
140 Module Structure
141 ----------------
142
143 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
144 translation unit of the input programs. Each module consists of
145 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
146 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
147 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
148 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
149
150 .. code-block:: llvm
151
152     ; Declare the string constant as a global constant.
153     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
154
155     ; External declaration of the puts function
156     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
157
158     ; Definition of main function
159     define i32 @main() {   ; i32()*
160       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
161       %cast210 = getelementptr [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
162
163       ; Call puts function to write out the string to stdout.
164       call i32 @puts(i8* %cast210)
165       ret i32 0
166     }
167
168     ; Named metadata
169     !1 = metadata !{i32 42}
170     !foo = !{!1, null}
171
172 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
173 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
174 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
175 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
176
177 In general, a module is made up of a list of global values (where both
178 functions and global variables are global values). Global values are
179 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
180 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
181 following :ref:`linkage types <linkage>`.
182
183 .. _linkage:
184
185 Linkage Types
186 -------------
187
188 All Global Variables and Functions have one of the following types of
189 linkage:
190
191 ``private``
192     Global values with "``private``" linkage are only directly
193     accessible by objects in the current module. In particular, linking
194     code into a module with an private global value may cause the
195     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
196     symbol is private to the module, all references can be updated. This
197     doesn't show up in any symbol table in the object file.
198 ``linker_private``
199     Similar to ``private``, but the symbol is passed through the
200     assembler and evaluated by the linker. Unlike normal strong symbols,
201     they are removed by the linker from the final linked image
202     (executable or dynamic library).
203 ``linker_private_weak``
204     Similar to "``linker_private``", but the symbol is weak. Note that
205     ``linker_private_weak`` symbols are subject to coalescing by the
206     linker. The symbols are removed by the linker from the final linked
207     image (executable or dynamic library).
208 ``internal``
209     Similar to private, but the value shows as a local symbol
210     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
211     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
212 ``available_externally``
213     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
214     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
215     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
216     of the definition of the global, which is known to be somewhere
217     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
218     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
219     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
220     not declarations.
221 ``linkonce``
222     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
223     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
224     some forms of inline functions, templates, or other code which must
225     be generated in each translation unit that uses it, but where the
226     body may be overridden with a more definitive definition later.
227     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
228     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
229     inline the body of this function into callers because it doesn't
230     know if this definition of the function is the definitive definition
231     within the program or whether it will be overridden by a stronger
232     definition. To enable inlining and other optimizations, use
233     "``linkonce_odr``" linkage.
234 ``weak``
235     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
236     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
237     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
238     in C source code.
239 ``common``
240     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
241     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
242     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
243     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
244     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
245     must have a zero initializer, and may not be marked
246     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
247     common linkage.
248
249 .. _linkage_appending:
250
251 ``appending``
252     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
253     pointer to array type. When two global variables with appending
254     linkage are linked together, the two global arrays are appended
255     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
256     system linker append together "sections" with identical names when
257     .o files are linked.
258 ``extern_weak``
259     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
260     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
261     instead of being an undefined reference.
262 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
263     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
264     functions with different semantics. Other languages, such as
265     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
266     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
267     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
268     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
269     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
270 ``linkonce_odr_auto_hide``
271     Similar to "``linkonce_odr``", but nothing in the translation unit
272     takes the address of this definition. For instance, functions that
273     had an inline definition, but the compiler decided not to inline it.
274     ``linkonce_odr_auto_hide`` may have only ``default`` visibility. The
275     symbols are removed by the linker from the final linked image
276     (executable or dynamic library).
277 ``external``
278     If none of the above identifiers are used, the global is externally
279     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
280     resolve external symbol references.
281
282 The next two types of linkage are targeted for Microsoft Windows
283 platform only. They are designed to support importing (exporting)
284 symbols from (to) DLLs (Dynamic Link Libraries).
285
286 ``dllimport``
287     "``dllimport``" linkage causes the compiler to reference a function
288     or variable via a global pointer to a pointer that is set up by the
289     DLL exporting the symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer
290     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
291     name.
292 ``dllexport``
293     "``dllexport``" linkage causes the compiler to provide a global
294     pointer to a pointer in a DLL, so that it can be referenced with the
295     ``dllimport`` attribute. On Microsoft Windows targets, the pointer
296     name is formed by combining ``__imp_`` and the function or variable
297     name.
298
299 For example, since the "``.LC0``" variable is defined to be internal, if
300 another module defined a "``.LC0``" variable and was linked with this
301 one, one of the two would be renamed, preventing a collision. Since
302 "``main``" and "``puts``" are external (i.e., lacking any linkage
303 declarations), they are accessible outside of the current module.
304
305 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
306 other than ``external``, ``dllimport`` or ``extern_weak``.
307
308 Aliases can have only ``external``, ``internal``, ``weak`` or
309 ``weak_odr`` linkages.
310
311 .. _callingconv:
312
313 Calling Conventions
314 -------------------
315
316 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
317 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
318 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
319 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
320 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
321 added in the future:
322
323 "``ccc``" - The C calling convention
324     This calling convention (the default if no other calling convention
325     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
326     convention supports varargs function calls and tolerates some
327     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
328     the function (as does normal C).
329 "``fastcc``" - The fast calling convention
330     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
331     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
332     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
333     code for the target, without having to conform to an externally
334     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
335     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
336     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
337     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
338     match the prototype of the function definition.
339 "``coldcc``" - The cold calling convention
340     This calling convention attempts to make code in the caller as
341     efficient as possible under the assumption that the call is not
342     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
343     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
344     This calling convention does not support varargs and requires the
345     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
346     function definition.
347 "``cc 10``" - GHC convention
348     This calling convention has been implemented specifically for use by
349     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
350     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
351     by disabling callee save registers. This calling convention should
352     not be used lightly but only for specific situations such as an
353     alternative to the *register pinning* performance technique often
354     used when implementing functional programming languages. At the
355     moment only X86 supports this convention and it has the following
356     limitations:
357
358     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
359        floating point types are supported.
360     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
361        floating point parameters.
362
363     This calling convention supports `tail call
364     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
365     caller and callee are using it.
366 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
367     This calling convention has been implemented specifically for use by
368     the `High-Performance Erlang
369     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
370     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
371     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
372     registers for argument passing than the ordinary C calling
373     convention and defines no callee-saved registers. The calling
374     convention properly supports `tail call
375     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
376     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
377     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
378     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
379     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
380     bit).
381 "``cc <n>``" - Numbered convention
382     Any calling convention may be specified by number, allowing
383     target-specific calling conventions to be used. Target specific
384     calling conventions start at 64.
385
386 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
387 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
388 convention.
389
390 .. _visibilitystyles:
391
392 Visibility Styles
393 -----------------
394
395 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
396 styles:
397
398 "``default``" - Default style
399     On targets that use the ELF object file format, default visibility
400     means that the declaration is visible to other modules and, in
401     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
402     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
403     to other modules. Default visibility corresponds to "external
404     linkage" in the language.
405 "``hidden``" - Hidden style
406     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
407     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
408     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
409     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
410     library) can reference it directly.
411 "``protected``" - Protected style
412     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
413     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
414     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
415     cannot be overridden by another module.
416
417 .. _namedtypes:
418
419 Named Types
420 -----------
421
422 LLVM IR allows you to specify name aliases for certain types. This can
423 make it easier to read the IR and make the IR more condensed
424 (particularly when recursive types are involved). An example of a name
425 specification is:
426
427 .. code-block:: llvm
428
429     %mytype = type { %mytype*, i32 }
430
431 You may give a name to any :ref:`type <typesystem>` except
432 ":ref:`void <t_void>`". Type name aliases may be used anywhere a type is
433 expected with the syntax "%mytype".
434
435 Note that type names are aliases for the structural type that they
436 indicate, and that you can therefore specify multiple names for the same
437 type. This often leads to confusing behavior when dumping out a .ll
438 file. Since LLVM IR uses structural typing, the name is not part of the
439 type. When printing out LLVM IR, the printer will pick *one name* to
440 render all types of a particular shape. This means that if you have code
441 where two different source types end up having the same LLVM type, that
442 the dumper will sometimes print the "wrong" or unexpected type. This is
443 an important design point and isn't going to change.
444
445 .. _globalvars:
446
447 Global Variables
448 ----------------
449
450 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
451 instead of run-time. Global variables may optionally be initialized, may
452 have an explicit section to be placed in, and may have an optional
453 explicit alignment specified.
454
455 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
456 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
457 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
458 TLS model may be specified:
459
460 ``localdynamic``
461     For variables that are only used within the current shared library.
462 ``initialexec``
463     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
464 ``localexec``
465     For variables defined in the executable and only used within it.
466
467 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
468 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
469 more information on under which circumstances the different models may
470 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
471 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
472
473 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
474 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
475 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
476 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
477 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
478 variable.
479
480 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
481 constant, even if the final definition of the global is not. This
482 capability can be used to enable slightly better optimization of the
483 program, but requires the language definition to guarantee that
484 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
485 units that do not include the definition.
486
487 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
488 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
489 always define a pointer to their "content" type because they describe a
490 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
491 pointers.
492
493 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
494 that the address is not significant, only the content. Constants marked
495 like this can be merged with other constants if they have the same
496 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
497 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
498 whose address is significant.
499
500 A global variable may be declared to reside in a target-specific
501 numbered address space. For targets that support them, address spaces
502 may affect how optimizations are performed and/or what target
503 instructions are used to access the variable. The default address space
504 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
505
506 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
507 target supports it, it will emit globals to the section specified.
508
509 By default, global initializers are optimized by assuming that global
510 variables defined within the module are not modified from their
511 initial values before the start of the global initializer.  This is
512 true even for variables potentially accessible from outside the
513 module, including those with external linkage or appearing in
514 ``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
515 variable with ``externally_initialized``.
516
517 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
518 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
519 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
520 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
521 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
522 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
523 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
524 assume that the globals are densely packed in their section and try to
525 iterate over them as an array, alignment padding would break this
526 iteration.
527
528 For example, the following defines a global in a numbered address space
529 with an initializer, section, and alignment:
530
531 .. code-block:: llvm
532
533     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
534
535 The following example defines a thread-local global with the
536 ``initialexec`` TLS model:
537
538 .. code-block:: llvm
539
540     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
541
542 .. _functionstructure:
543
544 Functions
545 ---------
546
547 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
548 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
549 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
550 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
551 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
552 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
553 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
554 an optional section, an optional alignment, an optional :ref:`garbage
555 collector name <gc>`, an opening curly brace, a list of basic blocks,
556 and a closing curly brace.
557
558 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
559 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
560 style <visibility>`, an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
561 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
562 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
563 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, and an
564 optional :ref:`garbage collector name <gc>`.
565
566 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG
567 (Control Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally
568 start with a label (giving the basic block a symbol table entry),
569 contains a list of instructions, and ends with a
570 :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or function
571 return). If explicit label is not provided, a block is assigned an
572 implicit numbered label, using a next value from the same counter as used
573 for unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a
574 function entry block does not have explicit label, it will be assigned
575 label "%0", then first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
576
577 The first basic block in a function is special in two ways: it is
578 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
579 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
580 the entry block of a function). Because the block can have no
581 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
582
583 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
584 target supports it, it will emit functions to the section specified.
585
586 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
587 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
588 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
589 is specified, the function is forced to have at least that much
590 alignment. All alignments must be a power of 2.
591
592 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is know to not
593 be significant and two identical functions can be merged.
594
595 Syntax::
596
597     define [linkage] [visibility]
598            [cconv] [ret attrs]
599            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
600            [fn Attrs] [section "name"] [align N]
601            [gc] { ... }
602
603 .. _langref_aliases:
604
605 Aliases
606 -------
607
608 Aliases act as "second name" for the aliasee value (which can be either
609 function, global variable, another alias or bitcast of global value).
610 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, and an optional
611 :ref:`visibility style <visibility>`.
612
613 Syntax::
614
615     @<Name> = alias [Linkage] [Visibility] <AliaseeTy> @<Aliasee>
616
617 .. _namedmetadatastructure:
618
619 Named Metadata
620 --------------
621
622 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
623 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
624 operands for a named metadata.
625
626 Syntax::
627
628     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
629     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
630     !1 = metadata !{metadata !"one"}
631     !2 = metadata !{metadata !"two"}
632     ; A named metadata.
633     !name = !{!0, !1, !2}
634
635 .. _paramattrs:
636
637 Parameter Attributes
638 --------------------
639
640 The return type and each parameter of a function type may have a set of
641 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
642 used to communicate additional information about the result or
643 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
644 of the function, not of the function type, so functions with different
645 parameter attributes can have the same function type.
646
647 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
648 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
649 For example:
650
651 .. code-block:: llvm
652
653     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
654     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
655     declare signext i8 @returns_signed_char()
656
657 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
658 ``readonly``) come immediately after the argument list.
659
660 Currently, only the following parameter attributes are defined:
661
662 ``zeroext``
663     This indicates to the code generator that the parameter or return
664     value should be zero-extended to the extent required by the target's
665     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
666     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
667 ``signext``
668     This indicates to the code generator that the parameter or return
669     value should be sign-extended to the extent required by the target's
670     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
671     the callee (for a return value).
672 ``inreg``
673     This indicates that this parameter or return value should be treated
674     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
675     a function call or return (usually, by putting it in a register as
676     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
677     two different kinds of registers). Use of this attribute is
678     target-specific.
679 ``byval``
680     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
681     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
682     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
683     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
684     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
685     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
686     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
687     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
688     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
689     values.
690
691     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
692     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
693     form and the known alignment of the pointer specified to the call
694     site. If the alignment is not specified, then the code generator
695     makes a target-specific assumption.
696
697 ``sret``
698     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
699     structure that is the return value of the function in the source
700     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
701     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
702     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
703     the first parameter. This is not a valid attribute for return
704     values.
705 ``noalias``
706     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
707     the argument or return value do not alias pointer values which are
708     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
709     call to the parent function, dependencies between memory references
710     from before or after the call and from those during the call are
711     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
712     value used in that call. The caller shares the responsibility with
713     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
714     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
715     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
716
717     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
718     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
719     though it is slightly weaker.
720
721     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
722     while LLVM's ``noalias`` is.
723 ``nocapture``
724     This indicates that the callee does not make any copies of the
725     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
726     attribute for return values.
727
728 .. _nest:
729
730 ``nest``
731     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
732     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
733     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
734
735 ``returned``
736     This indicates that the function always returns the argument as its return
737     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
738     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
739     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
740     the callee. The parameter and the function return type must be valid
741     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
742     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
743
744 .. _gc:
745
746 Garbage Collector Names
747 -----------------------
748
749 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
750 string:
751
752 .. code-block:: llvm
753
754     define void @f() gc "name" { ... }
755
756 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
757 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
758 support the named garbage collection algorithm.
759
760 .. _attrgrp:
761
762 Attribute Groups
763 ----------------
764
765 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
766 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
767 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
768 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
769 group will capture the important command line flags used to build that file.
770
771 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
772 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
773 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
774 different groups are merged.
775
776 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
777 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
778
779 .. code-block:: llvm
780
781    ; Target-independent attributes:
782    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
783
784    ; Target-dependent attributes:
785    attributes #1 = { "no-sse" }
786
787    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
788    define void @f() #0 #1 { ... }
789
790 .. _fnattrs:
791
792 Function Attributes
793 -------------------
794
795 Function attributes are set to communicate additional information about
796 a function. Function attributes are considered to be part of the
797 function, not of the function type, so functions with different function
798 attributes can have the same function type.
799
800 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
801 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
802 example:
803
804 .. code-block:: llvm
805
806     define void @f() noinline { ... }
807     define void @f() alwaysinline { ... }
808     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
809     define void @f() optsize { ... }
810
811 ``alignstack(<n>)``
812     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
813     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
814     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
815     parentheses.
816 ``alwaysinline``
817     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
818     this function into callers whenever possible, ignoring any active
819     inlining size threshold for this caller.
820 ``builtin``
821     This indicates that the callee function at a call site should be
822     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
823     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
824     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
825     attribute.
826 ``cold``
827     This attribute indicates that this function is rarely called. When
828     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
829     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
830     weight.
831 ``inlinehint``
832     This attribute indicates that the source code contained a hint that
833     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
834     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
835     inliner.
836 ``minsize``
837     This attribute suggests that optimization passes and code generator
838     passes make choices that keep the code size of this function as small
839     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime 
840     performance in order to minimize the size of the generated code.
841 ``naked``
842     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
843     function. This can have very system-specific consequences.
844 ``nobuiltin``
845     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
846     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
847     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
848     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
849     and on function declarations and definitions.
850 ``noduplicate``
851     This attribute indicates that calls to the function cannot be
852     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
853     within its parent function, but may not be duplicated within
854     its parent function.
855
856     A function containing a ``noduplicate`` call may still
857     be an inlining candidate, provided that the call is not
858     duplicated by inlining. That implies that the function has
859     internal linkage and only has one call site, so the original
860     call is dead after inlining.
861 ``noimplicitfloat``
862     This attributes disables implicit floating point instructions.
863 ``noinline``
864     This attribute indicates that the inliner should never inline this
865     function in any situation. This attribute may not be used together
866     with the ``alwaysinline`` attribute.
867 ``nonlazybind``
868     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
869     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
870     startup time if the function is not called during program startup.
871 ``noredzone``
872     This attribute indicates that the code generator should not use a
873     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
874 ``noreturn``
875     This function attribute indicates that the function never returns
876     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
877     function ever does dynamically return.
878 ``nounwind``
879     This function attribute indicates that the function never returns
880     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
881     unwind, its runtime behavior is undefined.
882 ``optnone``
883     This function attribute indicates that the function is not optimized
884     by any optimization or code generator passes with the 
885     exception of interprocedural optimization passes.
886     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
887     attribute; this attribute is also incompatible
888     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
889     
890     The inliner should never inline this function in any situation.
891     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
892     candidates for inlining inside the body of this function.
893 ``optsize``
894     This attribute suggests that optimization passes and code generator
895     passes make choices that keep the code size of this function low,
896     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
897     long as they do not significantly impact runtime performance.
898 ``readnone``
899     On a function, this attribute indicates that the function computes its
900     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
901     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
902     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
903     caller functions. It does not write through any pointer arguments
904     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
905     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
906     the ``C++`` exception throwing methods.
907     
908     On an argument, this attribute indicates that the function does not
909     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
910     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
911 ``readonly``
912     On a function, this attribute indicates that the function does not write
913     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
914     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
915     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
916     state that may be set in the caller. A readonly function always
917     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
918     called with the same set of arguments and global state. It cannot
919     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
920     methods.
921     
922     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
923     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
924     the pointer points to.
925 ``returns_twice``
926     This attribute indicates that this function can return twice. The C
927     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
928     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
929     functions.
930 ``sanitize_address``
931     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
932     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
933 ``sanitize_memory``
934     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
935     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
936 ``sanitize_thread``
937     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
938     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
939 ``ssp``
940     This attribute indicates that the function should emit a stack
941     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
942     placed on the stack before the local variables that's checked upon
943     return from the function to see if it has been overwritten. A
944     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
945     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
946
947     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
948     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
949     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
950       ``ssp-buffer-size``.
951
952     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
953     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
954     function will have an ``ssp`` attribute.
955 ``sspreq``
956     This attribute indicates that the function should *always* emit a
957     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
958     attribute.
959
960     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
961     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
962     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
963     an ``sspreq`` attribute.
964 ``sspstrong``
965     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
966     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
967     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
968     will enable protectors for functions with:
969
970     - Arrays of any size and type
971     - Aggregates containing an array of any size and type.
972     - Calls to alloca().
973     - Local variables that have had their address taken.
974
975     This overrides the ``ssp`` function attribute.
976
977     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
978     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
979     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
980 ``uwtable``
981     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
982     an unwind table entry be produce for this function even if we can
983     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
984     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
985     units.
986
987 .. _moduleasm:
988
989 Module-Level Inline Assembly
990 ----------------------------
991
992 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
993 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
994 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
995 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
996
997 .. code-block:: llvm
998
999     module asm "inline asm code goes here"
1000     module asm "more can go here"
1001
1002 The strings can contain any character by escaping non-printable
1003 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1004 two digit hex code for the number.
1005
1006 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1007 assembly code is generated.
1008
1009 .. _langref_datalayout:
1010
1011 Data Layout
1012 -----------
1013
1014 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1015 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1016 simply:
1017
1018 .. code-block:: llvm
1019
1020     target datalayout = "layout specification"
1021
1022 The *layout specification* consists of a list of specifications
1023 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1024 with a letter and may include other information after the letter to
1025 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1026 as follows:
1027
1028 ``E``
1029     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1030     the bits with the most significance have the lowest address
1031     location.
1032 ``e``
1033     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1034     is, the bits with the least significance have the lowest address
1035     location.
1036 ``S<size>``
1037     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1038     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1039     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1040     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1041     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1042     alignment promotions.
1043 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1044     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1045     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1046     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1047     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1048     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1049     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1050 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1051     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1052     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1053 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1054     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1055     ``<size>``.
1056 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1057     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1058     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1059     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1060     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1061     targets.
1062 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1063     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1064     ``<size>``.
1065 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1066     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1067     ``<size>``.
1068 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1069     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1070     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1071     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1072     this set are considered to support most general arithmetic operations
1073     efficiently.
1074
1075 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1076 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1077 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1078 specifications are given in this list:
1079
1080 -  ``E`` - big endian
1081 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1082 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1083    same as the default address space.
1084 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1085 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1086 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1087 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1088 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1089 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1090    alignment of 64-bits
1091 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1092 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1093 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1094 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1095 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1096 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1097 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1098
1099 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1100 following rules:
1101
1102 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1103    that specification is used.
1104 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1105    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1106    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1107    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1108    given the default specifications above, the i7 type will use the
1109    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1110    alignment of i64 (largest specified).
1111 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1112    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1113    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1114    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1115
1116 The function of the data layout string may not be what you expect.
1117 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1118 the code generator should use.
1119
1120 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1121 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1122 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1123 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1124 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1125 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1126 that require precise layout information, but this also prevents those
1127 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1128
1129 .. _pointeraliasing:
1130
1131 Pointer Aliasing Rules
1132 ----------------------
1133
1134 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1135 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1136 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1137 to the following rules:
1138
1139 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1140    value it is *based* on.
1141 -  An address of a global variable is associated with the address range
1142    of the variable's storage.
1143 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1144    address range of the allocated storage.
1145 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1146    address.
1147 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1148    a function not defined within LLVM may be associated with address
1149    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1150    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1151    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1152
1153 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1154 following rules:
1155
1156 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1157    on the first operand of the ``getelementptr``.
1158 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1159    ``bitcast``.
1160 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1161    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1162    the pointer's value.
1163 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1164
1165 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1166 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1167
1168 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1169 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1170 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1171 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1172 alignment of the store.
1173
1174 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1175 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1176 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1177 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1178 alias analysis.
1179
1180 .. _volatile:
1181
1182 Volatile Memory Accesses
1183 ------------------------
1184
1185 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1186 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1187 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1188 volatile operations or change their order of execution relative to other
1189 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1190 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1191 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1192
1193 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1194 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1195 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1196 target-legal volatile load/store instructions.
1197
1198 .. admonition:: Rationale
1199
1200  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1201  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1202  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1203  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1204  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1205  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1206  do not violate the frontend's contract with the language.
1207
1208 .. _memmodel:
1209
1210 Memory Model for Concurrent Operations
1211 --------------------------------------
1212
1213 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1214 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1215 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1216 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1217
1218 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1219
1220 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1221 that
1222
1223 -  Is a superset of single-thread program order, and
1224 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1225    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1226    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1227    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1228    Constraints <ordering>`).
1229
1230 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1231 between a thread and signals executing inside that thread.
1232
1233 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1234 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1235 (defined) write operations (store instructions, atomic
1236 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1237 section, initialized globals are considered to have a write of the
1238 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1239 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1240 may see any write to the same byte, except:
1241
1242 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1243    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1244    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1245 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1246    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1247
1248 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1249
1250 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1251    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1252    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1253    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1254    synchronization.)
1255 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1256    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1257 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1258    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1259 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1260    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1261    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1262    constraints on how the choice is made.
1263 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1264
1265 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1266 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1267 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1268 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1269 than one instruction to read the series of bytes.
1270
1271 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1272 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1273 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1274 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1275 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1276 from an address, introducing a store can change a load that may see
1277 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1278
1279 .. _ordering:
1280
1281 Atomic Memory Ordering Constraints
1282 ----------------------------------
1283
1284 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1285 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1286 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1287 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1288 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1289 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1290 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1291 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1292 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1293 differently since they don't take an address. See that instruction's
1294 documentation for details.
1295
1296 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1297 :doc:`Atomics`.
1298
1299 ``unordered``
1300     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1301     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1302     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1303     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1304     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1305     to make them atomic in any interesting way.
1306 ``monotonic``
1307     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1308     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1309     address. All modification orders must be compatible with the
1310     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1311     orders can be combined to a global total order for the whole program
1312     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1313     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1314     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1315     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1316     happens before another atomic read of the same address, the later
1317     read must see the same value or a later value in the address's
1318     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1319     stronger) operations on the same address. If an address is written
1320     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1321     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1322     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1323     ``memory_order_relaxed``.
1324 ``acquire``
1325     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1326     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1327     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1328 ``release``
1329     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1330     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1331     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1332     complete description; see the C++0x definition of a release
1333     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1334     ``memory_order_release``.
1335 ``acq_rel`` (acquire+release)
1336     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1337     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1338 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1339     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1340     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1341     writes), there is a global total order on all
1342     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1343     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1344     modification orders of all the affected addresses. Each
1345     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1346     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1347     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1348
1349 .. _singlethread:
1350
1351 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1352 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1353 other operations running in the same thread (for example, in signal
1354 handlers).
1355
1356 .. _fastmath:
1357
1358 Fast-Math Flags
1359 ---------------
1360
1361 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1362 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1363 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1364 otherwise unsafe floating point operations
1365
1366 ``nnan``
1367    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1368    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1369    NaNs, but the value of the result is undefined.
1370
1371 ``ninf``
1372    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1373    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1374    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1375
1376 ``nsz``
1377    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1378    argument or result as insignificant.
1379
1380 ``arcp``
1381    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1382    argument rather than perform division.
1383
1384 ``fast``
1385    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1386    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1387    flag implies all the others.
1388
1389 .. _typesystem:
1390
1391 Type System
1392 ===========
1393
1394 The LLVM type system is one of the most important features of the
1395 intermediate representation. Being typed enables a number of
1396 optimizations to be performed on the intermediate representation
1397 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1398 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1399 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1400 not feasible to perform on normal three address code representations.
1401
1402 .. _typeclassifications:
1403
1404 Type Classifications
1405 --------------------
1406
1407 The types fall into a few useful classifications:
1408
1409
1410 .. list-table::
1411    :header-rows: 1
1412
1413    * - Classification
1414      - Types
1415
1416    * - :ref:`integer <t_integer>`
1417      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1418        ``i64``, ...
1419
1420    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1421      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1422        ``ppc_fp128``
1423
1424
1425    * - first class
1426
1427        .. _t_firstclass:
1428
1429      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1430        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1431        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1432        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1433
1434    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1435      - :ref:`label <t_label>`,
1436        :ref:`void <t_void>`,
1437        :ref:`integer <t_integer>`,
1438        :ref:`floating point <t_floating>`,
1439        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1440        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1441
1442    * - :ref:`derived <t_derived>`
1443      - :ref:`array <t_array>`,
1444        :ref:`function <t_function>`,
1445        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1446        :ref:`structure <t_struct>`,
1447        :ref:`vector <t_vector>`,
1448        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1449
1450 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1451 Values of these types are the only ones which can be produced by
1452 instructions.
1453
1454 .. _t_primitive:
1455
1456 Primitive Types
1457 ---------------
1458
1459 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1460 system.
1461
1462 .. _t_integer:
1463
1464 Integer Type
1465 ^^^^^^^^^^^^
1466
1467 Overview:
1468 """""""""
1469
1470 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1471 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1472 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1473
1474 Syntax:
1475 """""""
1476
1477 ::
1478
1479       iN
1480
1481 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1482 value.
1483
1484 Examples:
1485 """""""""
1486
1487 +----------------+------------------------------------------------+
1488 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1489 +----------------+------------------------------------------------+
1490 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1491 +----------------+------------------------------------------------+
1492 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1493 +----------------+------------------------------------------------+
1494
1495 .. _t_floating:
1496
1497 Floating Point Types
1498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1499
1500 .. list-table::
1501    :header-rows: 1
1502
1503    * - Type
1504      - Description
1505
1506    * - ``half``
1507      - 16-bit floating point value
1508
1509    * - ``float``
1510      - 32-bit floating point value
1511
1512    * - ``double``
1513      - 64-bit floating point value
1514
1515    * - ``fp128``
1516      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1517
1518    * - ``x86_fp80``
1519      -  80-bit floating point value (X87)
1520
1521    * - ``ppc_fp128``
1522      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1523
1524 .. _t_x86mmx:
1525
1526 X86mmx Type
1527 ^^^^^^^^^^^
1528
1529 Overview:
1530 """""""""
1531
1532 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1533 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1534 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1535 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1536 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1537 of this type.
1538
1539 Syntax:
1540 """""""
1541
1542 ::
1543
1544       x86mmx
1545
1546 .. _t_void:
1547
1548 Void Type
1549 ^^^^^^^^^
1550
1551 Overview:
1552 """""""""
1553
1554 The void type does not represent any value and has no size.
1555
1556 Syntax:
1557 """""""
1558
1559 ::
1560
1561       void
1562
1563 .. _t_label:
1564
1565 Label Type
1566 ^^^^^^^^^^
1567
1568 Overview:
1569 """""""""
1570
1571 The label type represents code labels.
1572
1573 Syntax:
1574 """""""
1575
1576 ::
1577
1578       label
1579
1580 .. _t_metadata:
1581
1582 Metadata Type
1583 ^^^^^^^^^^^^^
1584
1585 Overview:
1586 """""""""
1587
1588 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1589 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1590
1591 Syntax:
1592 """""""
1593
1594 ::
1595
1596       metadata
1597
1598 .. _t_derived:
1599
1600 Derived Types
1601 -------------
1602
1603 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1604 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1605 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1606 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1607 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1608 as the element type of another array.
1609
1610 .. _t_aggregate:
1611
1612 Aggregate Types
1613 ^^^^^^^^^^^^^^^
1614
1615 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1616 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1617 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1618 aggregate types.
1619
1620 .. _t_array:
1621
1622 Array Type
1623 ^^^^^^^^^^
1624
1625 Overview:
1626 """""""""
1627
1628 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1629 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1630 elements) and an underlying data type.
1631
1632 Syntax:
1633 """""""
1634
1635 ::
1636
1637       [<# elements> x <elementtype>]
1638
1639 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1640 be any type with a size.
1641
1642 Examples:
1643 """""""""
1644
1645 +------------------+--------------------------------------+
1646 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1647 +------------------+--------------------------------------+
1648 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1649 +------------------+--------------------------------------+
1650 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1651 +------------------+--------------------------------------+
1652
1653 Here are some examples of multidimensional arrays:
1654
1655 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1656 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1657 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1658 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1659 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1660 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1661 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1662
1663 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1664 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1665 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1666 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1667 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1668 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1669 example.
1670
1671 .. _t_function:
1672
1673 Function Type
1674 ^^^^^^^^^^^^^
1675
1676 Overview:
1677 """""""""
1678
1679 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1680 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1681 of a function type is a first class type or a void type.
1682
1683 Syntax:
1684 """""""
1685
1686 ::
1687
1688       <returntype> (<parameter list>)
1689
1690 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1691 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1692 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1693 Variable argument functions can access their arguments with the
1694 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1695 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1696
1697 Examples:
1698 """""""""
1699
1700 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1701 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1702 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1703 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1704 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1705 | ``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. |
1706 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1707 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1708 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1709
1710 .. _t_struct:
1711
1712 Structure Type
1713 ^^^^^^^^^^^^^^
1714
1715 Overview:
1716 """""""""
1717
1718 The structure type is used to represent a collection of data members
1719 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1720 a size.
1721
1722 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1723 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1724 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1725 '``insertvalue``' instructions.
1726
1727 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1728 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1729 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1730 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1731 required to match what the underlying code generator expects.
1732
1733 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1734 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1735 identified types are always defined at the top level with a name.
1736 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1737 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1738 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1739
1740 Syntax:
1741 """""""
1742
1743 ::
1744
1745       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1746       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1747
1748 Examples:
1749 """""""""
1750
1751 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1752 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1753 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1754 | ``{ 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``.  |
1755 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1756 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1757 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1758
1759 .. _t_opaque:
1760
1761 Opaque Structure Types
1762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1763
1764 Overview:
1765 """""""""
1766
1767 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1768 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1769 notion of a forward declared structure.
1770
1771 Syntax:
1772 """""""
1773
1774 ::
1775
1776       %X = type opaque
1777       %52 = type opaque
1778
1779 Examples:
1780 """""""""
1781
1782 +--------------+-------------------+
1783 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1784 +--------------+-------------------+
1785
1786 .. _t_pointer:
1787
1788 Pointer Type
1789 ^^^^^^^^^^^^
1790
1791 Overview:
1792 """""""""
1793
1794 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1795 commonly used to reference objects in memory.
1796
1797 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1798 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1799 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1800 are target-specific.
1801
1802 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1803 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1804
1805 Syntax:
1806 """""""
1807
1808 ::
1809
1810       <type> *
1811
1812 Examples:
1813 """""""""
1814
1815 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1816 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1817 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1818 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1819 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1820 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1821 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1822
1823 .. _t_vector:
1824
1825 Vector Type
1826 ^^^^^^^^^^^
1827
1828 Overview:
1829 """""""""
1830
1831 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1832 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1833 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1834 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1835 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1836
1837 Syntax:
1838 """""""
1839
1840 ::
1841
1842       < <# elements> x <elementtype> >
1843
1844 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1845 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1846 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1847
1848 Examples:
1849 """""""""
1850
1851 +-------------------+--------------------------------------------------+
1852 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1853 +-------------------+--------------------------------------------------+
1854 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1855 +-------------------+--------------------------------------------------+
1856 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1857 +-------------------+--------------------------------------------------+
1858 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1859 +-------------------+--------------------------------------------------+
1860
1861 Constants
1862 =========
1863
1864 LLVM has several different basic types of constants. This section
1865 describes them all and their syntax.
1866
1867 Simple Constants
1868 ----------------
1869
1870 **Boolean constants**
1871     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1872     of the ``i1`` type.
1873 **Integer constants**
1874     Standard integers (such as '4') are constants of the
1875     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1876     integer types.
1877 **Floating point constants**
1878     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1879     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1880     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1881     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1882     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1883     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1884     point <t_floating>` type.
1885 **Null pointer constants**
1886     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1887     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1888
1889 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1890 floating point constants. For example, the form
1891 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1892 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1893 constants are required (and the only time that they are generated by the
1894 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1895 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1896 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1897 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1898 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1899
1900 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1901 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1902 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1903 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1904 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1905 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1906 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1907 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1908 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1909 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1910 will only work if they match the long double format on your target.
1911 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1912 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1913 (sign bit at the left).
1914
1915 There are no constants of type x86mmx.
1916
1917 .. _complexconstants:
1918
1919 Complex Constants
1920 -----------------
1921
1922 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1923 constants and smaller complex constants.
1924
1925 **Structure constants**
1926     Structure constants are represented with notation similar to
1927     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1928     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1929     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1930     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1931     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1932     must match those specified by the type.
1933 **Array constants**
1934     Array constants are represented with notation similar to array type
1935     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1936     square brackets (``[]``)). For example:
1937     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1938     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1939     match those specified by the type.
1940 **Vector constants**
1941     Vector constants are represented with notation similar to vector
1942     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1943     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1944     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
1945     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
1946     elements must match those specified by the type.
1947 **Zero initialization**
1948     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
1949     value to zero of *any* type, including scalar and
1950     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
1951     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
1952     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
1953 **Metadata node**
1954     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
1955     type <t_metadata>`. For example:
1956     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
1957     constants that are meant to be interpreted as part of the
1958     instruction stream, metadata is a place to attach additional
1959     information such as debug info.
1960
1961 Global Variable and Function Addresses
1962 --------------------------------------
1963
1964 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
1965 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
1966 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
1967 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
1968 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
1969 file:
1970
1971 .. code-block:: llvm
1972
1973     @X = global i32 17
1974     @Y = global i32 42
1975     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
1976
1977 .. _undefvalues:
1978
1979 Undefined Values
1980 ----------------
1981
1982 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
1983 indicates that the user of the value may receive an unspecified
1984 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
1985 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
1986
1987 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
1988 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
1989 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
1990 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
1991
1992 .. code-block:: llvm
1993
1994       %A = add %X, undef
1995       %B = sub %X, undef
1996       %C = xor %X, undef
1997     Safe:
1998       %A = undef
1999       %B = undef
2000       %C = undef
2001
2002 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2003 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2004
2005 .. code-block:: llvm
2006
2007       %A = or %X, undef
2008       %B = and %X, undef
2009     Safe:
2010       %A = -1
2011       %B = 0
2012     Unsafe:
2013       %A = undef
2014       %B = undef
2015
2016 These logical operations have bits that are not always affected by the
2017 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2018 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2019 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2020 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2021 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2022 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2023 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2024 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2025
2026 .. code-block:: llvm
2027
2028       %A = select undef, %X, %Y
2029       %B = select undef, 42, %Y
2030       %C = select %X, %Y, undef
2031     Safe:
2032       %A = %X     (or %Y)
2033       %B = 42     (or %Y)
2034       %C = %Y
2035     Unsafe:
2036       %A = undef
2037       %B = undef
2038       %C = undef
2039
2040 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2041 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2042 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2043 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2044 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2045 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2046 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2047
2048 .. code-block:: llvm
2049
2050       %A = xor undef, undef
2051
2052       %B = undef
2053       %C = xor %B, %B
2054
2055       %D = undef
2056       %E = icmp lt %D, 4
2057       %F = icmp gte %D, 4
2058
2059     Safe:
2060       %A = undef
2061       %B = undef
2062       %C = undef
2063       %D = undef
2064       %E = undef
2065       %F = undef
2066
2067 This example points out that two '``undef``' operands are not
2068 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2069 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2070 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2071 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2072 its value over its "live range". This is true because the variable
2073 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2074 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2075 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2076 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2077 uses with" concept would not hold.
2078
2079 .. code-block:: llvm
2080
2081       %A = fdiv undef, %X
2082       %B = fdiv %X, undef
2083     Safe:
2084       %A = undef
2085     b: unreachable
2086
2087 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2088 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2089 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2090 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2091 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2092 However, in the second example, we can make a more aggressive
2093 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2094 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2095 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2096 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2097 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2098 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2099
2100 .. code-block:: llvm
2101
2102     a:  store undef -> %X
2103     b:  store %X -> undef
2104     Safe:
2105     a: <deleted>
2106     b: unreachable
2107
2108 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2109 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2110 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2111 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2112 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2113
2114 .. _poisonvalues:
2115
2116 Poison Values
2117 -------------
2118
2119 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2120 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2121 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2122 which results in undefined behavior.
2123
2124 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2125 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2126 the ``nsw`` flag.
2127
2128 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2129
2130 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2131 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2132    their dynamic predecessor basic block.
2133 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2134    in the dynamic callers of their functions.
2135 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2136    instructions that dynamically transfer control back to them.
2137 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2138    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2139    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2140 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2141    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2142    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2143    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2144 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2145    most recent preceding instruction with externally visible side
2146    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2147    operations <volatile>`.)
2148 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2149    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2150    multiple successors and the instruction is always executed when
2151    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2152    when control is transferred to another.
2153 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2154    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2155    be different if the terminator had transferred control to a different
2156    successor.
2157 -  Dependence is transitive.
2158
2159 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2160 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2161 on a poison value has undefined behavior.
2162
2163 Here are some examples:
2164
2165 .. code-block:: llvm
2166
2167     entry:
2168       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2169       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2170       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2171       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2172
2173       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2174       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2175
2176       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2177
2178       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2179       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2180       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2181       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2182
2183       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2184       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2185
2186     true:
2187       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2188                                            ; it has undefined behavior.
2189       br label %end
2190
2191     end:
2192       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2193                                            ; Both edges into this PHI are
2194                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2195                                            ; always results in a poison value.
2196
2197       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2198                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2199                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2200
2201       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2202                                            ; The same branch again, but this time the
2203                                            ; true block doesn't have side effects.
2204
2205     second_true:
2206       ; No side effects!
2207       ret void
2208
2209     second_end:
2210       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2211                                            ; on the store in %end. Also, it is
2212                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2213                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2214                                            ; behavior in this example).
2215
2216 .. _blockaddress:
2217
2218 Addresses of Basic Blocks
2219 -------------------------
2220
2221 ``blockaddress(@function, %block)``
2222
2223 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2224 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2225 Taking the address of the entry block is illegal.
2226
2227 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2228 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2229 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2230 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2231 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2232 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2233 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2234 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2235 instruction.
2236
2237 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2238 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2239
2240 .. _constantexprs:
2241
2242 Constant Expressions
2243 --------------------
2244
2245 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2246 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2247 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2248 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2249 The following is the syntax for constant expressions:
2250
2251 ``trunc (CST to TYPE)``
2252     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2253     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2254 ``zext (CST to TYPE)``
2255     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2256     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2257 ``sext (CST to TYPE)``
2258     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2259     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2260 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2261     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2262     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2263     must be floating point.
2264 ``fpext (CST to TYPE)``
2265     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2266     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2267     floating point.
2268 ``fptoui (CST to TYPE)``
2269     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2270     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2271     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2272     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2273     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2274 ``fptosi (CST to TYPE)``
2275     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2276     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2277     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2278     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2279     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2280 ``uitofp (CST to TYPE)``
2281     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2282     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2283     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2284     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2285     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2286 ``sitofp (CST to TYPE)``
2287     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2288     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2289     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2290     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2291     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2292 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2293     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2294     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2295     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2296     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2297 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2298     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2299     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2300     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2301     This one is *really* dangerous!
2302 ``bitcast (CST to TYPE)``
2303     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2304     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2305     instruction <i_bitcast>`.
2306 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2307     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2308     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2309     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2310     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2311 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2312     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2313 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2314     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2315 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2316     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2317 ``extractelement (VAL, IDX)``
2318     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2319     constants.
2320 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2321     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2322     constants.
2323 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2324     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2325     constants.
2326 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2327     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2328     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2329     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2330     least one index value must be specified.
2331 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2332     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2333     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2334     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2335     value must be specified.
2336 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2337     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2338     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2339     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2340     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2341     operations on floating point values are allowed).
2342
2343 Other Values
2344 ============
2345
2346 .. _inlineasmexprs:
2347
2348 Inline Assembler Expressions
2349 ----------------------------
2350
2351 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2352 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2353 value represents the inline assembler as a string (containing the
2354 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2355 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2356 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2357 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2358 assembler expression is:
2359
2360 .. code-block:: llvm
2361
2362     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2363
2364 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2365 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2366 Thus, typically we have:
2367
2368 .. code-block:: llvm
2369
2370     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2371
2372 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2373 marked as having side effects. This is done through the use of the
2374 '``sideeffect``' keyword, like so:
2375
2376 .. code-block:: llvm
2377
2378     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2379
2380 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2381 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2382 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2383 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2384 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2385 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2386
2387 .. code-block:: llvm
2388
2389     call void asm alignstack "eieio", ""()
2390
2391 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2392 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2393 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2394 the only supported dialects. An example is:
2395
2396 .. code-block:: llvm
2397
2398     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2399
2400 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2401 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2402 keyword last.
2403
2404 Inline Asm Metadata
2405 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2406
2407 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2408 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2409 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2410 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2411 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2412 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2413 it. For example:
2414
2415 .. code-block:: llvm
2416
2417     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2418     ...
2419     !42 = !{ i32 1234567 }
2420
2421 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2422 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2423 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2424 occurs on.
2425
2426 .. _metadata:
2427
2428 Metadata Nodes and Metadata Strings
2429 -----------------------------------
2430
2431 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2432 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2433 code generator. One example application of metadata is source-level
2434 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2435 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2436 preceding exclamation point ('``!``').
2437
2438 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2439 contain any character by escaping non-printable characters with
2440 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2441 "``!"test\00"``".
2442
2443 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2444 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2445 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2446 their operand. For example:
2447
2448 .. code-block:: llvm
2449
2450     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2451
2452 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2453 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2454 example:
2455
2456 .. code-block:: llvm
2457
2458     !foo =  metadata !{!4, !3}
2459
2460 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2461 function is using two metadata arguments:
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2466
2467 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2468 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2473
2474 More information about specific metadata nodes recognized by the
2475 optimizers and code generator is found below.
2476
2477 '``tbaa``' Metadata
2478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2479
2480 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2481 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2482 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2483 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2484 custom alias analysis behavior for other languages.
2485
2486 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2487 to three fields, e.g.:
2488
2489 .. code-block:: llvm
2490
2491     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2492     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2493     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2494     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2495
2496 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2497 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2498 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2499 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2500 common names.
2501
2502 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2503 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2504 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2505 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2506 from multiple front-ends is handled conservatively.
2507
2508 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2509 indicates that the type is "constant" (meaning
2510 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2511 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2512
2513 '``tbaa.struct``' Metadata
2514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2515
2516 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2517 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2518 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2519 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2520 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2521 of the aggregate.
2522
2523 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2524 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2525
2526 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2527 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2528 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2529 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2530 its tbaa tag. e.g.:
2531
2532 .. code-block:: llvm
2533
2534     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2535
2536 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2537 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2538 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2539
2540 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2541 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2542 does not carry useful data and need not be preserved.
2543
2544 '``fpmath``' Metadata
2545 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2546
2547 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2548 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2549 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2550 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2551 it. ULP is defined as follows:
2552
2553     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2554     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2555     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2556     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2557     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2558
2559 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2560 number representing the maximum relative error, for example:
2561
2562 .. code-block:: llvm
2563
2564     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2565
2566 '``range``' Metadata
2567 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2568
2569 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2570 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2571 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2572 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2573 pair has the following properties:
2574
2575 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2576 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2577 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2578 -  The range is allowed to wrap.
2579 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2580    ``a!=b``.
2581
2582 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2583 they must be non-contiguous.
2584
2585 Examples:
2586
2587 .. code-block:: llvm
2588
2589       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2590       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2591       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2592       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2593     ...
2594     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2595     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2596     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2597     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2598
2599 '``llvm.loop``'
2600 ^^^^^^^^^^^^^^^
2601
2602 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2603 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2604 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2605 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2606 specified with the name ``llvm.loop``.
2607
2608 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2609 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2610 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2611 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2612 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2613 constructs:
2614
2615 .. code-block:: llvm
2616
2617     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2618     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2619
2620 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2621 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2622 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2623 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2624
2625 .. code-block:: llvm
2626
2627       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2628     ...
2629     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2630     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2631
2632 '``llvm.mem``'
2633 ^^^^^^^^^^^^^^^
2634
2635 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2636 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2637
2638 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2640
2641 For a loop to be parallel, in addition to using
2642 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2643 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2644 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2645 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2646 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2647 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2648 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2649 body.
2650
2651 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2652 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2653 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2654
2655 .. code-block:: llvm
2656
2657    for.body:
2658      ...
2659      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2660      ...
2661      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2662      ...
2663      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2664
2665    for.end:
2666    ...
2667    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2668
2669 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2670 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2671 the loop identifier metadata node directly:
2672
2673 .. code-block:: llvm
2674
2675    outer.for.body:
2676    ...
2677
2678    inner.for.body:
2679      ...
2680      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2681      ...
2682      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2683      ...
2684      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2685
2686    inner.for.end:
2687      ...
2688      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2689      ...
2690      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2691      ...
2692      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2693
2694    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2695    ...
2696    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2697    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2698    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2699
2700 '``llvm.vectorizer``'
2701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2702
2703 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2704 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2705
2706 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2707 loop identification metadata.
2708
2709 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2711
2712 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2713 loop exactly ``N`` times.
2714
2715 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2716 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2717
2718 .. code-block:: llvm
2719
2720    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2721
2722 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2723 loop.
2724
2725 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2726 determined automatically.
2727
2728 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2729 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2730
2731 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2732 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2733 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2734 it believes it is valid to do so.
2735
2736 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2737 operand is an integer specifying the width. For example:
2738
2739 .. code-block:: llvm
2740
2741    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2742
2743 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2744 loop.
2745
2746 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2747 automatically.
2748
2749 Module Flags Metadata
2750 =====================
2751
2752 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2753 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2754 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2755 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2756 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2757 look it up.
2758
2759 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2760 Each triplet has the following form:
2761
2762 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2763    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2764    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2765    described below.
2766 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2767    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2768    including entries with the **Require** behavior).
2769 -  The third element is the value of the flag.
2770
2771 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2772 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2773 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2774 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2775 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2776 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2777
2778 The following behaviors are supported:
2779
2780 .. list-table::
2781    :header-rows: 1
2782    :widths: 10 90
2783
2784    * - Value
2785      - Behavior
2786
2787    * - 1
2788      - **Error**
2789            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2790            is that of the operands.
2791
2792    * - 2
2793      - **Warning**
2794            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2795            operand for the flag from the first module being linked.
2796
2797    * - 3
2798      - **Require**
2799            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2800            specified value after linking is performed. The value must be a
2801            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2802            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2803            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2804            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2805            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2806
2807    * - 4
2808      - **Override**
2809            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2810            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2811            differ, an error will be emitted.
2812
2813    * - 5
2814      - **Append**
2815            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2816
2817    * - 6
2818      - **AppendUnique**
2819            Appends the two values, which are required to be metadata
2820            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2821            during the append operation.
2822
2823 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2824 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2825 value) or **Override**.
2826
2827 An example of module flags:
2828
2829 .. code-block:: llvm
2830
2831     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2832     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2833     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2834     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2835       metadata !{
2836         metadata !"foo", i32 1
2837       }
2838     }
2839     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2840
2841 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2842    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2843    values are not equal.
2844
2845 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2846    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2847    '37'.
2848
2849 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2850    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2851    warning if their values are not equal.
2852
2853 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2854
2855    ::
2856
2857        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2858
2859    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2860    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2861    performed.
2862
2863 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2864 ----------------------------------------------------
2865
2866 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2867 collection in a special section called "image info". The metadata
2868 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2869 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2870 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2871 be merged rather than appended together.
2872
2873 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2874 following key-value pairs:
2875
2876 .. list-table::
2877    :header-rows: 1
2878    :widths: 30 70
2879
2880    * - Key
2881      - Value
2882
2883    * - ``Objective-C Version``
2884      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2885
2886    * - ``Objective-C Image Info Version``
2887      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2888        always 0.
2889
2890    * - ``Objective-C Image Info Section``
2891      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2892        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2893        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2894        Objective-C ABI version 2.
2895
2896    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2897      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2898        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2899        collection supported.
2900
2901    * - ``Objective-C GC Only``
2902      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2903        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2904        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2905
2906 Some important flag interactions:
2907
2908 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2909    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2910    2, then the resulting module has the
2911    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2912 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2913    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2914
2915 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2916 --------------------------------------------
2917
2918 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2919 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2920 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2921 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2922
2923 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2924 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2925 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2926 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2927 list of metadata strings defining linker options.
2928
2929 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2930 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2931 framework::
2932
2933     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2934        metadata !{
2935           metadata !{ metadata !"-lz" },
2936           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2937     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2938
2939 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2940 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2941 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2942 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2943 assembly writer or object file emitter.
2944
2945 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
2946 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
2947 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
2948
2949 .. _intrinsicglobalvariables:
2950
2951 Intrinsic Global Variables
2952 ==========================
2953
2954 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
2955 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
2956 All globals of this sort should have a section specified as
2957 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
2958 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
2959
2960 .. _gv_llvmused:
2961
2962 The '``llvm.used``' Global Variable
2963 -----------------------------------
2964
2965 The ``@llvm.used`` global is an array which has
2966 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
2967 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
2968 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
2969 use of it is:
2970
2971 .. code-block:: llvm
2972
2973     @X = global i8 4
2974     @Y = global i32 123
2975
2976     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
2977        i8* @X,
2978        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
2979     ], section "llvm.metadata"
2980
2981 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
2982 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
2983 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
2984 a variable has internal linkage and no references other than that from the
2985 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
2986 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
2987 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
2988
2989 On some targets, the code generator must emit a directive to the
2990 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
2991 molesting the symbol.
2992
2993 .. _gv_llvmcompilerused:
2994
2995 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
2996 --------------------------------------------
2997
2998 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
2999 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3000 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3001 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3002 by ``@llvm.used``.
3003
3004 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3005 and should not be exposed to source languages.
3006
3007 .. _gv_llvmglobalctors:
3008
3009 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3010 -------------------------------------------
3011
3012 .. code-block:: llvm
3013
3014     %0 = type { i32, void ()* }
3015     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3016
3017 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3018 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3019 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3020 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3021 is not defined.
3022
3023 .. _llvmglobaldtors:
3024
3025 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3026 -------------------------------------------
3027
3028 .. code-block:: llvm
3029
3030     %0 = type { i32, void ()* }
3031     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3032
3033 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3034 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3035 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3036 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3037 defined.
3038
3039 Instruction Reference
3040 =====================
3041
3042 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3043 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3044 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3045 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3046 :ref:`other instructions <otherops>`.
3047
3048 .. _terminators:
3049
3050 Terminator Instructions
3051 -----------------------
3052
3053 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3054 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3055 block should be executed after the current block is finished. These
3056 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3057 control flow, not values (the one exception being the
3058 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3059
3060 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3061 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3062 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3063 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3064
3065 .. _i_ret:
3066
3067 '``ret``' Instruction
3068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3069
3070 Syntax:
3071 """""""
3072
3073 ::
3074
3075       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3076       ret void                 ; Return from void function
3077
3078 Overview:
3079 """""""""
3080
3081 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3082 a value) from a function back to the caller.
3083
3084 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3085 value and then causes control flow, and one that just causes control
3086 flow to occur.
3087
3088 Arguments:
3089 """"""""""
3090
3091 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3092 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3093 class <t_firstclass>`' type.
3094
3095 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3096 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3097 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3098 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3099 value.
3100
3101 Semantics:
3102 """"""""""
3103
3104 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3105 the calling function's context. If the caller is a
3106 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3107 instruction after the call. If the caller was an
3108 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3109 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3110 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3111 value.
3112
3113 Example:
3114 """"""""
3115
3116 .. code-block:: llvm
3117
3118       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3119       ret void                        ; Return from a void function
3120       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3121
3122 .. _i_br:
3123
3124 '``br``' Instruction
3125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3126
3127 Syntax:
3128 """""""
3129
3130 ::
3131
3132       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3133       br label <dest>          ; Unconditional branch
3134
3135 Overview:
3136 """""""""
3137
3138 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3139 different basic block in the current function. There are two forms of
3140 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3141 unconditional branch.
3142
3143 Arguments:
3144 """"""""""
3145
3146 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3147 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3148 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3149
3150 Semantics:
3151 """"""""""
3152
3153 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3154 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3155 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3156 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3157
3158 Example:
3159 """"""""
3160
3161 .. code-block:: llvm
3162
3163     Test:
3164       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3165       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3166     IfEqual:
3167       ret i32 1
3168     IfUnequal:
3169       ret i32 0
3170
3171 .. _i_switch:
3172
3173 '``switch``' Instruction
3174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3175
3176 Syntax:
3177 """""""
3178
3179 ::
3180
3181       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3182
3183 Overview:
3184 """""""""
3185
3186 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3187 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3188 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3189 destinations.
3190
3191 Arguments:
3192 """"""""""
3193
3194 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3195 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3196 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3197 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3198
3199 Semantics:
3200 """"""""""
3201
3202 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3203 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3204 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3205 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3206 to the default destination.
3207
3208 Implementation:
3209 """""""""""""""
3210
3211 Depending on properties of the target machine and the particular
3212 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3213 different ways. For example, it could be generated as a series of
3214 chained conditional branches or with a lookup table.
3215
3216 Example:
3217 """"""""
3218
3219 .. code-block:: llvm
3220
3221      ; Emulate a conditional br instruction
3222      %Val = zext i1 %value to i32
3223      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3224
3225      ; Emulate an unconditional br instruction
3226      switch i32 0, label %dest [ ]
3227
3228      ; Implement a jump table:
3229      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3230                                          i32 1, label %onone
3231                                          i32 2, label %ontwo ]
3232
3233 .. _i_indirectbr:
3234
3235 '``indirectbr``' Instruction
3236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3237
3238 Syntax:
3239 """""""
3240
3241 ::
3242
3243       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3244
3245 Overview:
3246 """""""""
3247
3248 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3249 label within the current function, whose address is specified by
3250 "``address``". Address must be derived from a
3251 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3252
3253 Arguments:
3254 """"""""""
3255
3256 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3257 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3258 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3259 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3260
3261 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3262 accurate understanding of the CFG.
3263
3264 Semantics:
3265 """"""""""
3266
3267 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3268 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3269 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3270 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3271
3272 Implementation:
3273 """""""""""""""
3274
3275 This is typically implemented with a jump through a register.
3276
3277 Example:
3278 """"""""
3279
3280 .. code-block:: llvm
3281
3282      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3283
3284 .. _i_invoke:
3285
3286 '``invoke``' Instruction
3287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3288
3289 Syntax:
3290 """""""
3291
3292 ::
3293
3294       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3295                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3296
3297 Overview:
3298 """""""""
3299
3300 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3301 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3302 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3303 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3304 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3305 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3306 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3307 nearest "exception" label.
3308
3309 The '``exception``' label is a `landing
3310 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3311 '``exception``' label is required to have the
3312 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3313 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3314 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3315 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3316 instruction, so that the important information contained within the
3317 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3318
3319 Arguments:
3320 """"""""""
3321
3322 This instruction requires several arguments:
3323
3324 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3325    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3326    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3327 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3328    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3329    are valid here.
3330 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3331    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3332    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3333    branching off an arbitrary pointer to function value.
3334 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3335    function to be invoked.
3336 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3337    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3338    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3339    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3340    extra arguments can be specified.
3341 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3342    executes a '``ret``' instruction.
3343 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3344    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3345    mechanism.
3346 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3347    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3348    attributes are valid here.
3349
3350 Semantics:
3351 """"""""""
3352
3353 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3354 instruction in most regards. The primary difference is that it
3355 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3356 library to unwind the stack.
3357
3358 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3359 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3360 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3361 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3362
3363 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3364 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3365 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3366 return value is available.
3367
3368 Example:
3369 """"""""
3370
3371 .. code-block:: llvm
3372
3373       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3374                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3375       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3376                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3377
3378 .. _i_resume:
3379
3380 '``resume``' Instruction
3381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3382
3383 Syntax:
3384 """""""
3385
3386 ::
3387
3388       resume <type> <value>
3389
3390 Overview:
3391 """""""""
3392
3393 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3394 successors.
3395
3396 Arguments:
3397 """"""""""
3398
3399 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3400 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3401 function.
3402
3403 Semantics:
3404 """"""""""
3405
3406 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3407 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3408 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3409
3410 Example:
3411 """"""""
3412
3413 .. code-block:: llvm
3414
3415       resume { i8*, i32 } %exn
3416
3417 .. _i_unreachable:
3418
3419 '``unreachable``' Instruction
3420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3421
3422 Syntax:
3423 """""""
3424
3425 ::
3426
3427       unreachable
3428
3429 Overview:
3430 """""""""
3431
3432 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3433 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3434 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3435 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3436
3437 Semantics:
3438 """"""""""
3439
3440 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3441
3442 .. _binaryops:
3443
3444 Binary Operations
3445 -----------------
3446
3447 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3448 They require two operands of the same type, execute an operation on
3449 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3450 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3451 result value has the same type as its operands.
3452
3453 There are several different binary operators:
3454
3455 .. _i_add:
3456
3457 '``add``' Instruction
3458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3459
3460 Syntax:
3461 """""""
3462
3463 ::
3464
3465       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3466       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3467       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3468       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3469
3470 Overview:
3471 """""""""
3472
3473 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3474
3475 Arguments:
3476 """"""""""
3477
3478 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3479 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3480 arguments must have identical types.
3481
3482 Semantics:
3483 """"""""""
3484
3485 The value produced is the integer sum of the two operands.
3486
3487 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3488 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3489 the result.
3490
3491 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3492 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3493
3494 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3495 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3496 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3497 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3498
3499 Example:
3500 """"""""
3501
3502 .. code-block:: llvm
3503
3504       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3505
3506 .. _i_fadd:
3507
3508 '``fadd``' Instruction
3509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3510
3511 Syntax:
3512 """""""
3513
3514 ::
3515
3516       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3517
3518 Overview:
3519 """""""""
3520
3521 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3522
3523 Arguments:
3524 """"""""""
3525
3526 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3527 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3528 Both arguments must have identical types.
3529
3530 Semantics:
3531 """"""""""
3532
3533 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3534 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3535 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3536 optimizations:
3537
3538 Example:
3539 """"""""
3540
3541 .. code-block:: llvm
3542
3543       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3544
3545 '``sub``' Instruction
3546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3547
3548 Syntax:
3549 """""""
3550
3551 ::
3552
3553       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3554       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3555       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3556       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3557
3558 Overview:
3559 """""""""
3560
3561 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3562
3563 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3564 instruction present in most other intermediate representations.
3565
3566 Arguments:
3567 """"""""""
3568
3569 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3570 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3571 arguments must have identical types.
3572
3573 Semantics:
3574 """"""""""
3575
3576 The value produced is the integer difference of the two operands.
3577
3578 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3579 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3580 the result.
3581
3582 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3583 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3584
3585 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3586 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3587 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3588 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3589
3590 Example:
3591 """"""""
3592
3593 .. code-block:: llvm
3594
3595       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3596       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3597
3598 .. _i_fsub:
3599
3600 '``fsub``' Instruction
3601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3602
3603 Syntax:
3604 """""""
3605
3606 ::
3607
3608       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3609
3610 Overview:
3611 """""""""
3612
3613 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3614
3615 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3616 instruction present in most other intermediate representations.
3617
3618 Arguments:
3619 """"""""""
3620
3621 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3622 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3623 Both arguments must have identical types.
3624
3625 Semantics:
3626 """"""""""
3627
3628 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3629 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3630 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3631 unsafe floating point optimizations:
3632
3633 Example:
3634 """"""""
3635
3636 .. code-block:: llvm
3637
3638       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3639       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3640
3641 '``mul``' Instruction
3642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3643
3644 Syntax:
3645 """""""
3646
3647 ::
3648
3649       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3650       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3651       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3652       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3653
3654 Overview:
3655 """""""""
3656
3657 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3658
3659 Arguments:
3660 """"""""""
3661
3662 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3663 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3664 arguments must have identical types.
3665
3666 Semantics:
3667 """"""""""
3668
3669 The value produced is the integer product of the two operands.
3670
3671 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3672 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3673 bit width of the result.
3674
3675 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3676 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3677 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3678 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3679 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3680 product.
3681
3682 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3683 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3684 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3685 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3686
3687 Example:
3688 """"""""
3689
3690 .. code-block:: llvm
3691
3692       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3693
3694 .. _i_fmul:
3695
3696 '``fmul``' Instruction
3697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3698
3699 Syntax:
3700 """""""
3701
3702 ::
3703
3704       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3705
3706 Overview:
3707 """""""""
3708
3709 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3710
3711 Arguments:
3712 """"""""""
3713
3714 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3715 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3716 Both arguments must have identical types.
3717
3718 Semantics:
3719 """"""""""
3720
3721 The value produced is the floating point product of the two operands.
3722 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3723 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3724 unsafe floating point optimizations:
3725
3726 Example:
3727 """"""""
3728
3729 .. code-block:: llvm
3730
3731       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3732
3733 '``udiv``' Instruction
3734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3735
3736 Syntax:
3737 """""""
3738
3739 ::
3740
3741       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3742       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3743
3744 Overview:
3745 """""""""
3746
3747 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3748
3749 Arguments:
3750 """"""""""
3751
3752 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3753 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3754 arguments must have identical types.
3755
3756 Semantics:
3757 """"""""""
3758
3759 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3760
3761 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3762 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3763
3764 Division by zero leads to undefined behavior.
3765
3766 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3767 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3768 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3769
3770 Example:
3771 """"""""
3772
3773 .. code-block:: llvm
3774
3775       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3776
3777 '``sdiv``' Instruction
3778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3779
3780 Syntax:
3781 """""""
3782
3783 ::
3784
3785       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3786       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3787
3788 Overview:
3789 """""""""
3790
3791 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3792
3793 Arguments:
3794 """"""""""
3795
3796 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3797 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3798 arguments must have identical types.
3799
3800 Semantics:
3801 """"""""""
3802
3803 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3804 rounded towards zero.
3805
3806 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3807 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3808
3809 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3810 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3811 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3812
3813 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3814 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3815
3816 Example:
3817 """"""""
3818
3819 .. code-block:: llvm
3820
3821       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3822
3823 .. _i_fdiv:
3824
3825 '``fdiv``' Instruction
3826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3827
3828 Syntax:
3829 """""""
3830
3831 ::
3832
3833       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3834
3835 Overview:
3836 """""""""
3837
3838 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3839
3840 Arguments:
3841 """"""""""
3842
3843 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3844 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3845 Both arguments must have identical types.
3846
3847 Semantics:
3848 """"""""""
3849
3850 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3851 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3852 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3853 unsafe floating point optimizations:
3854
3855 Example:
3856 """"""""
3857
3858 .. code-block:: llvm
3859
3860       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3861
3862 '``urem``' Instruction
3863 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3864
3865 Syntax:
3866 """""""
3867
3868 ::
3869
3870       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3871
3872 Overview:
3873 """""""""
3874
3875 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3876 division of its two arguments.
3877
3878 Arguments:
3879 """"""""""
3880
3881 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3882 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3883 arguments must have identical types.
3884
3885 Semantics:
3886 """"""""""
3887
3888 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3889 This instruction always performs an unsigned division to get the
3890 remainder.
3891
3892 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3893 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3894
3895 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3896
3897 Example:
3898 """"""""
3899
3900 .. code-block:: llvm
3901
3902       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3903
3904 '``srem``' Instruction
3905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3906
3907 Syntax:
3908 """""""
3909
3910 ::
3911
3912       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3913
3914 Overview:
3915 """""""""
3916
3917 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3918 division of its two operands. This instruction can also take
3919 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3920 must be integers.
3921
3922 Arguments:
3923 """"""""""
3924
3925 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3926 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3927 arguments must have identical types.
3928
3929 Semantics:
3930 """"""""""
3931
3932 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3933 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3934 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3935 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3936 difference, see `The Math
3937 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3938 table of how this is implemented in various languages, please see
3939 `Wikipedia: modulo
3940 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3941
3942 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3943 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3944
3945 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3946 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
3947 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
3948 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
3949 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
3950 result of the division and the remainder.)
3951
3952 Example:
3953 """"""""
3954
3955 .. code-block:: llvm
3956
3957       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3958
3959 .. _i_frem:
3960
3961 '``frem``' Instruction
3962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3963
3964 Syntax:
3965 """""""
3966
3967 ::
3968
3969       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3970
3971 Overview:
3972 """""""""
3973
3974 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
3975 its two operands.
3976
3977 Arguments:
3978 """"""""""
3979
3980 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
3981 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3982 Both arguments must have identical types.
3983
3984 Semantics:
3985 """"""""""
3986
3987 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
3988 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
3989 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
3990 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
3991
3992 Example:
3993 """"""""
3994
3995 .. code-block:: llvm
3996
3997       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
3998
3999 .. _bitwiseops:
4000
4001 Bitwise Binary Operations
4002 -------------------------
4003
4004 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4005 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4006 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4007 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4008 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4009
4010 '``shl``' Instruction
4011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4012
4013 Syntax:
4014 """""""
4015
4016 ::
4017
4018       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4019       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4020       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4021       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4022
4023 Overview:
4024 """""""""
4025
4026 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4027 a specified number of bits.
4028
4029 Arguments:
4030 """"""""""
4031
4032 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4033 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4034 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4035
4036 Semantics:
4037 """"""""""
4038
4039 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4040 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4041 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4042 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4043 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4044 in ``op2``.
4045
4046 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4047 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4048 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4049 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4050 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4051 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4052 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4053
4054 Example:
4055 """"""""
4056
4057 .. code-block:: llvm
4058
4059       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4060       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4061       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4062       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4063       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4064
4065 '``lshr``' Instruction
4066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4067
4068 Syntax:
4069 """""""
4070
4071 ::
4072
4073       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4074       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4075
4076 Overview:
4077 """""""""
4078
4079 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4080 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4081
4082 Arguments:
4083 """"""""""
4084
4085 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4086 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4087 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4088
4089 Semantics:
4090 """"""""""
4091
4092 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4093 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4094 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4095 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4096 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4097 corresponding shift amount in ``op2``.
4098
4099 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4100 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4101 non-zero.
4102
4103 Example:
4104 """"""""
4105
4106 .. code-block:: llvm
4107
4108       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4109       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4110       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4111       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4112       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4113       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4114
4115 '``ashr``' Instruction
4116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4117
4118 Syntax:
4119 """""""
4120
4121 ::
4122
4123       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4124       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4125
4126 Overview:
4127 """""""""
4128
4129 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4130 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4131 extension.
4132
4133 Arguments:
4134 """"""""""
4135
4136 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4137 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4138 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4139
4140 Semantics:
4141 """"""""""
4142
4143 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4144 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4145 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4146 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4147 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4148 corresponding shift amount in ``op2``.
4149
4150 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4151 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4152 non-zero.
4153
4154 Example:
4155 """"""""
4156
4157 .. code-block:: llvm
4158
4159       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4160       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4161       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4162       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4163       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4164       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4165
4166 '``and``' Instruction
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 Syntax:
4170 """""""
4171
4172 ::
4173
4174       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4175
4176 Overview:
4177 """""""""
4178
4179 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4180 operands.
4181
4182 Arguments:
4183 """"""""""
4184
4185 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4186 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4187 arguments must have identical types.
4188
4189 Semantics:
4190 """"""""""
4191
4192 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4193
4194 +-----+-----+-----+
4195 | In0 | In1 | Out |
4196 +-----+-----+-----+
4197 |   0 |   0 |   0 |
4198 +-----+-----+-----+
4199 |   0 |   1 |   0 |
4200 +-----+-----+-----+
4201 |   1 |   0 |   0 |
4202 +-----+-----+-----+
4203 |   1 |   1 |   1 |
4204 +-----+-----+-----+
4205
4206 Example:
4207 """"""""
4208
4209 .. code-block:: llvm
4210
4211       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4212       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4213       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4214
4215 '``or``' Instruction
4216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4217
4218 Syntax:
4219 """""""
4220
4221 ::
4222
4223       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4224
4225 Overview:
4226 """""""""
4227
4228 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4229 two operands.
4230
4231 Arguments:
4232 """"""""""
4233
4234 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4235 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4236 arguments must have identical types.
4237
4238 Semantics:
4239 """"""""""
4240
4241 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4242
4243 +-----+-----+-----+
4244 | In0 | In1 | Out |
4245 +-----+-----+-----+
4246 |   0 |   0 |   0 |
4247 +-----+-----+-----+
4248 |   0 |   1 |   1 |
4249 +-----+-----+-----+
4250 |   1 |   0 |   1 |
4251 +-----+-----+-----+
4252 |   1 |   1 |   1 |
4253 +-----+-----+-----+
4254
4255 Example:
4256 """"""""
4257
4258 ::
4259
4260       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4261       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4262       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4263
4264 '``xor``' Instruction
4265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4266
4267 Syntax:
4268 """""""
4269
4270 ::
4271
4272       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4273
4274 Overview:
4275 """""""""
4276
4277 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4278 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4279 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4280
4281 Arguments:
4282 """"""""""
4283
4284 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4285 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4286 arguments must have identical types.
4287
4288 Semantics:
4289 """"""""""
4290
4291 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4292
4293 +-----+-----+-----+
4294 | In0 | In1 | Out |
4295 +-----+-----+-----+
4296 |   0 |   0 |   0 |
4297 +-----+-----+-----+
4298 |   0 |   1 |   1 |
4299 +-----+-----+-----+
4300 |   1 |   0 |   1 |
4301 +-----+-----+-----+
4302 |   1 |   1 |   0 |
4303 +-----+-----+-----+
4304
4305 Example:
4306 """"""""
4307
4308 .. code-block:: llvm
4309
4310       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4311       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4312       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4313       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4314
4315 Vector Operations
4316 -----------------
4317
4318 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4319 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4320 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4321 While LLVM does directly support these vector operations, many
4322 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4323 take full advantage of a specific target.
4324
4325 .. _i_extractelement:
4326
4327 '``extractelement``' Instruction
4328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4329
4330 Syntax:
4331 """""""
4332
4333 ::
4334
4335       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4336
4337 Overview:
4338 """""""""
4339
4340 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4341 from a vector at a specified index.
4342
4343 Arguments:
4344 """"""""""
4345
4346 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4347 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4348 the position from which to extract the element. The index may be a
4349 variable.
4350
4351 Semantics:
4352 """"""""""
4353
4354 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4355 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4356 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4357
4358 Example:
4359 """"""""
4360
4361 .. code-block:: llvm
4362
4363       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4364
4365 .. _i_insertelement:
4366
4367 '``insertelement``' Instruction
4368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4369
4370 Syntax:
4371 """""""
4372
4373 ::
4374
4375       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4376
4377 Overview:
4378 """""""""
4379
4380 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4381 vector at a specified index.
4382
4383 Arguments:
4384 """"""""""
4385
4386 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4387 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4388 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4389 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4390 index may be a variable.
4391
4392 Semantics:
4393 """"""""""
4394
4395 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4396 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4397 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4398 undefined.
4399
4400 Example:
4401 """"""""
4402
4403 .. code-block:: llvm
4404
4405       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4406
4407 .. _i_shufflevector:
4408
4409 '``shufflevector``' Instruction
4410 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4411
4412 Syntax:
4413 """""""
4414
4415 ::
4416
4417       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4418
4419 Overview:
4420 """""""""
4421
4422 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4423 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4424 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4425
4426 Arguments:
4427 """"""""""
4428
4429 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4430 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4431 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4432 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4433 same as the element type of the first two operands.
4434
4435 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4436 constant integer or undef values.
4437
4438 Semantics:
4439 """"""""""
4440
4441 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4442 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4443 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4444 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4445 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4446 only one vector.
4447
4448 Example:
4449 """"""""
4450
4451 .. code-block:: llvm
4452
4453       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4454                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4455       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4456                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4457       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4458                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4459       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4460                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4461
4462 Aggregate Operations
4463 --------------------
4464
4465 LLVM supports several instructions for working with
4466 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4467
4468 .. _i_extractvalue:
4469
4470 '``extractvalue``' Instruction
4471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4472
4473 Syntax:
4474 """""""
4475
4476 ::
4477
4478       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4479
4480 Overview:
4481 """""""""
4482
4483 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4484 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4485
4486 Arguments:
4487 """"""""""
4488
4489 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4490 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4491 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4492 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4493
4494 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4495
4496 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4497    omitted and assumed to be zero.
4498 -  At least one index must be specified.
4499 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4500
4501 Semantics:
4502 """"""""""
4503
4504 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4505 the index operands.
4506
4507 Example:
4508 """"""""
4509
4510 .. code-block:: llvm
4511
4512       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4513
4514 .. _i_insertvalue:
4515
4516 '``insertvalue``' Instruction
4517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4518
4519 Syntax:
4520 """""""
4521
4522 ::
4523
4524       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4525
4526 Overview:
4527 """""""""
4528
4529 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4530 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4531
4532 Arguments:
4533 """"""""""
4534
4535 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4536 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4537 a first-class value to insert. The following operands are constant
4538 indices indicating the position at which to insert the value in a
4539 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4540 to insert must have the same type as the value identified by the
4541 indices.
4542
4543 Semantics:
4544 """"""""""
4545
4546 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4547 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4548 indices is that of ``elt``.
4549
4550 Example:
4551 """"""""
4552
4553 .. code-block:: llvm
4554
4555       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4556       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4557       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4558
4559 .. _memoryops:
4560
4561 Memory Access and Addressing Operations
4562 ---------------------------------------
4563
4564 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4565 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4566 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4567 memory in LLVM.
4568
4569 .. _i_alloca:
4570
4571 '``alloca``' Instruction
4572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4573
4574 Syntax:
4575 """""""
4576
4577 ::
4578
4579       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4580
4581 Overview:
4582 """""""""
4583
4584 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4585 currently executing function, to be automatically released when this
4586 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4587 generic address space (address space zero).
4588
4589 Arguments:
4590 """"""""""
4591
4592 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4593 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4594 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4595 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4596 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4597 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4598 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4599 any convenient boundary compatible with the type.
4600
4601 '``type``' may be any sized type.
4602
4603 Semantics:
4604 """"""""""
4605
4606 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4607 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4608 memory is automatically released when the function returns. The
4609 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4610 variables that must have an address available. When the function returns
4611 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4612 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4613 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4614 is not specified.
4615
4616 Example:
4617 """"""""
4618
4619 .. code-block:: llvm
4620
4621       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4622       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4623       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4624       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4625
4626 .. _i_load:
4627
4628 '``load``' Instruction
4629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4630
4631 Syntax:
4632 """""""
4633
4634 ::
4635
4636       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4637       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4638       !<index> = !{ i32 1 }
4639
4640 Overview:
4641 """""""""
4642
4643 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4644
4645 Arguments:
4646 """"""""""
4647
4648 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4649 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4650 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4651 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4652 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4653 operations <volatile>`.
4654
4655 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4656 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4657 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4658 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4659 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4660 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4661 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4662 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4663 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4664 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4665 any defined semantics for atomic loads.
4666
4667 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4668 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4669 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4670 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4671 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4672 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4673 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4674
4675 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4676 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4677 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4678 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4679 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4680 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4681 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4682
4683 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4684 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4685 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4686 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4687 address points to memory which does not change value during program
4688 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4689 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4690
4691 Semantics:
4692 """"""""""
4693
4694 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4695 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4696 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4697 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4698 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4699 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4700 written using a store of the same type.
4701
4702 Examples:
4703 """""""""
4704
4705 .. code-block:: llvm
4706
4707       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4708       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4709       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4710
4711 .. _i_store:
4712
4713 '``store``' Instruction
4714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4715
4716 Syntax:
4717 """""""
4718
4719 ::
4720
4721       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4722       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4723
4724 Overview:
4725 """""""""
4726
4727 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4728
4729 Arguments:
4730 """"""""""
4731
4732 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4733 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4734 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4735 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4736 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4737 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4738 operations <volatile>`.
4739
4740 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4741 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4742 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4743 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4744 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4745 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4746 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4747 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4748 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4749 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4750 have any defined semantics for atomic stores.
4751
4752 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4753 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4754 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4755 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4756 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4757 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4758 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4759 safe.
4760
4761 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4762 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4763 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4764 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4765 be reused in the cache. The code generator may select special
4766 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4767 x86.
4768
4769 Semantics:
4770 """"""""""
4771
4772 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4773 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4774 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4775 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4776 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4777 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4778 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4779 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4780
4781 Example:
4782 """"""""
4783
4784 .. code-block:: llvm
4785
4786       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4787       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4788       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4789
4790 .. _i_fence:
4791
4792 '``fence``' Instruction
4793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4794
4795 Syntax:
4796 """""""
4797
4798 ::
4799
4800       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4801
4802 Overview:
4803 """""""""
4804
4805 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4806 between operations.
4807
4808 Arguments:
4809 """"""""""
4810
4811 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4812 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4813 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4814
4815 Semantics:
4816 """"""""""
4817
4818 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4819 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4820 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4821 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4822 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4823 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4824 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4825 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4826 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4827 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4828 *happens-before* edge.
4829
4830 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4831 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4832 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4833
4834 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4835 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4836 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4837
4838 Example:
4839 """"""""
4840
4841 .. code-block:: llvm
4842
4843       fence acquire                          ; yields {void}
4844       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4845
4846 .. _i_cmpxchg:
4847
4848 '``cmpxchg``' Instruction
4849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4850
4851 Syntax:
4852 """""""
4853
4854 ::
4855
4856       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4857
4858 Overview:
4859 """""""""
4860
4861 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4862 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4863 equal, it stores a new value into the memory.
4864
4865 Arguments:
4866 """"""""""
4867
4868 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4869 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4870 address, and a new value to place at that address if the compared values
4871 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4872 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4873 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4874 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4875 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4876 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4877 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4878
4879 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4880 synchronizes with other atomic operations.
4881
4882 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4883 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4884 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4885 respect to all other code in the system.
4886
4887 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4888 equal to the size in memory of the operand.
4889
4890 Semantics:
4891 """"""""""
4892
4893 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4894 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4895 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4896 returned.
4897
4898 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4899 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4900 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4901 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4902
4903 Example:
4904 """"""""
4905
4906 .. code-block:: llvm
4907
4908     entry:
4909       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4910       br label %loop
4911
4912     loop:
4913       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4914       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4915       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4916       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4917       br i1 %success, label %done, label %loop
4918
4919     done:
4920       ...
4921
4922 .. _i_atomicrmw:
4923
4924 '``atomicrmw``' Instruction
4925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4926
4927 Syntax:
4928 """""""
4929
4930 ::
4931
4932       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4933
4934 Overview:
4935 """""""""
4936
4937 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4938
4939 Arguments:
4940 """"""""""
4941
4942 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4943 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4944 operation. The operation must be one of the following keywords:
4945
4946 -  xchg
4947 -  add
4948 -  sub
4949 -  and
4950 -  nand
4951 -  or
4952 -  xor
4953 -  max
4954 -  min
4955 -  umax
4956 -  umin
4957
4958 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
4959 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
4960 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
4961 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
4962 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
4963 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
4964 operations <volatile>`.
4965
4966 Semantics:
4967 """"""""""
4968
4969 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4970 operand are atomically read, modified, and written back. The original
4971 value at the location is returned. The modification is specified by the
4972 operation argument:
4973
4974 -  xchg: ``*ptr = val``
4975 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
4976 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
4977 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
4978 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
4979 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
4980 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
4981 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4982 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
4983 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4984    comparison)
4985 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
4986    comparison)
4987
4988 Example:
4989 """"""""
4990
4991 .. code-block:: llvm
4992
4993       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
4994
4995 .. _i_getelementptr:
4996
4997 '``getelementptr``' Instruction
4998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4999
5000 Syntax:
5001 """""""
5002
5003 ::
5004
5005       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5006       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5007       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5008
5009 Overview:
5010 """""""""
5011
5012 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5013 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5014 address calculation only and does not access memory.
5015
5016 Arguments:
5017 """"""""""
5018
5019 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5020 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5021 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5022 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5023 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5024 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5025 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5026 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5027 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5028 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5029 would require loading the pointer before continuing calculation.
5030
5031 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5032 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5033 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5034 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5035 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5036 required to be constant. These integers are treated as signed values
5037 where relevant.
5038
5039 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5040 to LLVM:
5041
5042 .. code-block:: c
5043
5044     struct RT {
5045       char A;
5046       int B[10][20];
5047       char C;
5048     };
5049     struct ST {
5050       int X;
5051       double Y;
5052       struct RT Z;
5053     };
5054
5055     int *foo(struct ST *s) {
5056       return &s[1].Z.B[5][13];
5057     }
5058
5059 The LLVM code generated by Clang is:
5060
5061 .. code-block:: llvm
5062
5063     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5064     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5065
5066     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5067     entry:
5068       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5069       ret i32* %arrayidx
5070     }
5071
5072 Semantics:
5073 """"""""""
5074
5075 In the example above, the first index is indexing into the
5076 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5077 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5078 indexes into the third element of the structure, yielding a
5079 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5080 structure. The third index indexes into the second element of the
5081 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5082 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5083 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5084 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5085
5086 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5087 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5088 for the given testcase is equivalent to:
5089
5090 .. code-block:: llvm
5091
5092     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5093       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5094       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5095       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5096       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5097       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5098       ret i32* %t5
5099     }
5100
5101 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5102 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5103 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5104 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5105 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5106 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5107 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5108 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5109 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5110 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5111
5112 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5113 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5114 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5115 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5116 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5117 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5118 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5119 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5120 information.
5121
5122 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5123 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5124
5125 Example:
5126 """"""""
5127
5128 .. code-block:: llvm
5129
5130         ; yields [12 x i8]*:aptr
5131         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5132         ; yields i8*:vptr
5133         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5134         ; yields i8*:eptr
5135         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5136         ; yields i32*:iptr
5137         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5138
5139 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5140 must be a vector with the same number of elements. For example:
5141
5142 .. code-block:: llvm
5143
5144      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5145
5146 Conversion Operations
5147 ---------------------
5148
5149 The instructions in this category are the conversion instructions
5150 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5151 various bit conversions on the operand.
5152
5153 '``trunc .. to``' Instruction
5154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5155
5156 Syntax:
5157 """""""
5158
5159 ::
5160
5161       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5162
5163 Overview:
5164 """""""""
5165
5166 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5167
5168 Arguments:
5169 """"""""""
5170
5171 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5172 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5173 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5174 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5175 types are not allowed.
5176
5177 Semantics:
5178 """"""""""
5179
5180 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5181 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5182 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5183 It will always truncate bits.
5184
5185 Example:
5186 """"""""
5187
5188 .. code-block:: llvm
5189
5190       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5191       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5192       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5193       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5194
5195 '``zext .. to``' Instruction
5196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5197
5198 Syntax:
5199 """""""
5200
5201 ::
5202
5203       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5204
5205 Overview:
5206 """""""""
5207
5208 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5209
5210 Arguments:
5211 """"""""""
5212
5213 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5214 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5215 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5216 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5217
5218 Semantics:
5219 """"""""""
5220
5221 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5222 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5223
5224 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5225
5226 Example:
5227 """"""""
5228
5229 .. code-block:: llvm
5230
5231       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5232       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5233       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5234
5235 '``sext .. to``' Instruction
5236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5237
5238 Syntax:
5239 """""""
5240
5241 ::
5242
5243       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5244
5245 Overview:
5246 """""""""
5247
5248 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5249
5250 Arguments:
5251 """"""""""
5252
5253 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5254 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5255 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5256 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5257
5258 Semantics:
5259 """"""""""
5260
5261 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5262 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5263 of the type ``ty2``.
5264
5265 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5266
5267 Example:
5268 """"""""
5269
5270 .. code-block:: llvm
5271
5272       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5273       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5274       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5275
5276 '``fptrunc .. to``' Instruction
5277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5278
5279 Syntax:
5280 """""""
5281
5282 ::
5283
5284       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5285
5286 Overview:
5287 """""""""
5288
5289 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5290
5291 Arguments:
5292 """"""""""
5293
5294 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5295 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5296 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5297 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5298
5299 Semantics:
5300 """"""""""
5301
5302 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5303 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5304 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5305 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5306
5307 Example:
5308 """"""""
5309
5310 .. code-block:: llvm
5311
5312       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5313       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5314
5315 '``fpext .. to``' Instruction
5316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5317
5318 Syntax:
5319 """""""
5320
5321 ::
5322
5323       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5324
5325 Overview:
5326 """""""""
5327
5328 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5329 point value.
5330
5331 Arguments:
5332 """"""""""
5333
5334 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5335 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5336 to. The source type must be smaller than the destination type.
5337
5338 Semantics:
5339 """"""""""
5340
5341 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5342 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5343 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5344 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5345 *no-op cast* for a floating point cast.
5346
5347 Example:
5348 """"""""
5349
5350 .. code-block:: llvm
5351
5352       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5353       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5354
5355 '``fptoui .. to``' Instruction
5356 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5357
5358 Syntax:
5359 """""""
5360
5361 ::
5362
5363       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5364
5365 Overview:
5366 """""""""
5367
5368 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5369 integer equivalent of type ``ty2``.
5370
5371 Arguments:
5372 """"""""""
5373
5374 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5375 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5376 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5377 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5378 type with the same number of elements as ``ty``
5379
5380 Semantics:
5381 """"""""""
5382
5383 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5384 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5385 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5386 are undefined.
5387
5388 Example:
5389 """"""""
5390
5391 .. code-block:: llvm
5392
5393       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5394       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5395       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5396
5397 '``fptosi .. to``' Instruction
5398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5399
5400 Syntax:
5401 """""""
5402
5403 ::
5404
5405       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5406
5407 Overview:
5408 """""""""
5409
5410 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5411 ``value`` to type ``ty2``.
5412
5413 Arguments:
5414 """"""""""
5415
5416 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5417 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5418 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5419 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5420 type with the same number of elements as ``ty``
5421
5422 Semantics:
5423 """"""""""
5424
5425 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5426 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5427 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5428 are undefined.
5429
5430 Example:
5431 """"""""
5432
5433 .. code-block:: llvm
5434
5435       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5436       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5437       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5438
5439 '``uitofp .. to``' Instruction
5440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5441
5442 Syntax:
5443 """""""
5444
5445 ::
5446
5447       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5448
5449 Overview:
5450 """""""""
5451
5452 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5453 and converts that value to the ``ty2`` type.
5454
5455 Arguments:
5456 """"""""""
5457
5458 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5459 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5460 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5461 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5462 type with the same number of elements as ``ty``
5463
5464 Semantics:
5465 """"""""""
5466
5467 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5468 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5469 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5470 are undefined.
5471
5472 Example:
5473 """"""""
5474
5475 .. code-block:: llvm
5476
5477       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5478       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5479
5480 '``sitofp .. to``' Instruction
5481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5482
5483 Syntax:
5484 """""""
5485
5486 ::
5487
5488       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5489
5490 Overview:
5491 """""""""
5492
5493 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5494 converts that value to the ``ty2`` type.
5495
5496 Arguments:
5497 """"""""""
5498
5499 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5500 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5501 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5502 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5503 type with the same number of elements as ``ty``
5504
5505 Semantics:
5506 """"""""""
5507
5508 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5509 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5510 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5511 undefined.
5512
5513 Example:
5514 """"""""
5515
5516 .. code-block:: llvm
5517
5518       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5519       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5520
5521 .. _i_ptrtoint:
5522
5523 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5525
5526 Syntax:
5527 """""""
5528
5529 ::
5530
5531       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5532
5533 Overview:
5534 """""""""
5535
5536 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5537 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5538
5539 Arguments:
5540 """"""""""
5541
5542 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5543 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5544 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5545 a vector of integers type.
5546
5547 Semantics:
5548 """"""""""
5549
5550 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5551 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5552 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5553 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5554 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5555 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5556 change.
5557
5558 Example:
5559 """"""""
5560
5561 .. code-block:: llvm
5562
5563       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5564       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5565       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5566
5567 .. _i_inttoptr:
5568
5569 '``inttoptr .. to``' Instruction
5570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5571
5572 Syntax:
5573 """""""
5574
5575 ::
5576
5577       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5578
5579 Overview:
5580 """""""""
5581
5582 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5583 pointer type, ``ty2``.
5584
5585 Arguments:
5586 """"""""""
5587
5588 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5589 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5590 type.
5591
5592 Semantics:
5593 """"""""""
5594
5595 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5596 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5597 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5598 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5599 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5600 nothing is done (*no-op cast*).
5601
5602 Example:
5603 """"""""
5604
5605 .. code-block:: llvm
5606
5607       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5608       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5609       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5610       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5611
5612 .. _i_bitcast:
5613
5614 '``bitcast .. to``' Instruction
5615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5616
5617 Syntax:
5618 """""""
5619
5620 ::
5621
5622       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5623
5624 Overview:
5625 """""""""
5626
5627 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5628 changing any bits.
5629
5630 Arguments:
5631 """"""""""
5632
5633 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5634 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5635 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5636 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5637 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5638 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5639 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5640 long as they have the same size).
5641
5642 Semantics:
5643 """"""""""
5644
5645 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5646 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5647 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5648 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5649 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5650 pointers) types with this instruction if the pointer sizes are
5651 equal. To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr
5652 <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5653
5654 Example:
5655 """"""""
5656
5657 .. code-block:: llvm
5658
5659       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5660       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5661       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5662       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5663
5664 .. _otherops:
5665
5666 Other Operations
5667 ----------------
5668
5669 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5670 which defy better classification.
5671
5672 .. _i_icmp:
5673
5674 '``icmp``' Instruction
5675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5676
5677 Syntax:
5678 """""""
5679
5680 ::
5681
5682       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5683
5684 Overview:
5685 """""""""
5686
5687 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5688 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5689 pointer, or pointer vector operands.
5690
5691 Arguments:
5692 """"""""""
5693
5694 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5695 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5696 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5697
5698 #. ``eq``: equal
5699 #. ``ne``: not equal
5700 #. ``ugt``: unsigned greater than
5701 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5702 #. ``ult``: unsigned less than
5703 #. ``ule``: unsigned less or equal
5704 #. ``sgt``: signed greater than
5705 #. ``sge``: signed greater or equal
5706 #. ``slt``: signed less than
5707 #. ``sle``: signed less or equal
5708
5709 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5710 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5711 must also be identical types.
5712
5713 Semantics:
5714 """"""""""
5715
5716 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5717 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5718 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5719
5720 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5721    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5722 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5723    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5724 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5725    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5726 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5727    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5728 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5729    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5730 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5731    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5732 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5733    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5734 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5735    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5736 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5737    if ``op1`` is less than ``op2``.
5738 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5739    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5740
5741 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5742 are compared as if they were integers.
5743
5744 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5745 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5746 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5747
5748 Example:
5749 """"""""
5750
5751 .. code-block:: llvm
5752
5753       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5754       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5755       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5756       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5757       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5758       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5759
5760 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5761 ``icmp`` instruction.
5762
5763 .. _i_fcmp:
5764
5765 '``fcmp``' Instruction
5766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5767
5768 Syntax:
5769 """""""
5770
5771 ::
5772
5773       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5774
5775 Overview:
5776 """""""""
5777
5778 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5779 values based on comparison of its operands.
5780
5781 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5782 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5783
5784 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5785 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5786 compared.
5787
5788 Arguments:
5789 """"""""""
5790
5791 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5792 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5793 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5794
5795 #. ``false``: no comparison, always returns false
5796 #. ``oeq``: ordered and equal
5797 #. ``ogt``: ordered and greater than
5798 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5799 #. ``olt``: ordered and less than
5800 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5801 #. ``one``: ordered and not equal
5802 #. ``ord``: ordered (no nans)
5803 #. ``ueq``: unordered or equal
5804 #. ``ugt``: unordered or greater than
5805 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5806 #. ``ult``: unordered or less than
5807 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5808 #. ``une``: unordered or not equal
5809 #. ``uno``: unordered (either nans)
5810 #. ``true``: no comparison, always returns true
5811
5812 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5813 that either operand may be a QNAN.
5814
5815 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5816 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5817 type. They must have identical types.
5818
5819 Semantics:
5820 """"""""""
5821
5822 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5823 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5824 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5825 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5826
5827 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5828 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5829    is equal to ``op2``.
5830 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5831    is greater than ``op2``.
5832 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5833    is greater than or equal to ``op2``.
5834 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5835    is less than ``op2``.
5836 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5837    is less than or equal to ``op2``.
5838 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5839    is not equal to ``op2``.
5840 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5841 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5842    equal to ``op2``.
5843 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5844    greater than ``op2``.
5845 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5846    greater than or equal to ``op2``.
5847 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5848    less than ``op2``.
5849 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5850    less than or equal to ``op2``.
5851 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5852    not equal to ``op2``.
5853 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5854 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5855
5856 Example:
5857 """"""""
5858
5859 .. code-block:: llvm
5860
5861       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5862       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5863       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5864       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5865
5866 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5867 ``fcmp`` instruction.
5868
5869 .. _i_phi:
5870
5871 '``phi``' Instruction
5872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5873
5874 Syntax:
5875 """""""
5876
5877 ::
5878
5879       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5880
5881 Overview:
5882 """""""""
5883
5884 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5885 graph representing the function.
5886
5887 Arguments:
5888 """"""""""
5889
5890 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5891 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5892 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5893 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5894 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5895 label arguments.
5896
5897 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5898 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5899 block.
5900
5901 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5902 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5903 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5904 instruction's return value on the same edge).
5905
5906 Semantics:
5907 """"""""""
5908
5909 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5910 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5911 executed just prior to the current block.
5912
5913 Example:
5914 """"""""
5915
5916 .. code-block:: llvm
5917
5918     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5919       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5920       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5921       br label %Loop
5922
5923 .. _i_select:
5924
5925 '``select``' Instruction
5926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5927
5928 Syntax:
5929 """""""
5930
5931 ::
5932
5933       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5934
5935       selty is either i1 or {<N x i1>}
5936
5937 Overview:
5938 """""""""
5939
5940 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5941 condition, without branching.
5942
5943 Arguments:
5944 """"""""""
5945
5946 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
5947 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
5948 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
5949 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
5950 elements.
5951
5952 Semantics:
5953 """"""""""
5954
5955 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
5956 the first value argument; otherwise, it returns the second value
5957 argument.
5958
5959 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
5960 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
5961
5962 Example:
5963 """"""""
5964
5965 .. code-block:: llvm
5966
5967       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
5968
5969 .. _i_call:
5970
5971 '``call``' Instruction
5972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5973
5974 Syntax:
5975 """""""
5976
5977 ::
5978
5979       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
5980
5981 Overview:
5982 """""""""
5983
5984 The '``call``' instruction represents a simple function call.
5985
5986 Arguments:
5987 """"""""""
5988
5989 This instruction requires several arguments:
5990
5991 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
5992    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
5993    be marked "tail" even if they do not occur before a
5994    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
5995    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
5996    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
5997    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
5998    automatic `sibling call
5999    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6000    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6001    when the following extra requirements are met:
6002
6003    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6004    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6005       uses value of call or is void).
6006    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6007       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6008    -  `Platform specific constraints are
6009       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6010
6011 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6012    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6013    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6014    calling convention of the call must match the calling convention of
6015    the target function, or else the behavior is undefined.
6016 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6017    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6018    are valid here.
6019 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6020    type of the return value. Functions that return no value are marked
6021    ``void``.
6022 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6023    being invoked. The argument types must match the types implied by
6024    this signature. This type can be omitted if the function is not
6025    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6026    function.
6027 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6028    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6029    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6030    to function value.
6031 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6032    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6033    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6034    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6035    extra arguments can be specified.
6036 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6037    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6038    attributes are valid here.
6039
6040 Semantics:
6041 """"""""""
6042
6043 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6044 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6045 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6046 flow continues with the instruction after the function call, and the
6047 return value of the function is bound to the result argument.
6048
6049 Example:
6050 """"""""
6051
6052 .. code-block:: llvm
6053
6054       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6055       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6056       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6057       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6058       call void %foo(i8 97 signext)
6059
6060       %struct.A = type { i32, i8 }
6061       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6062       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6063       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6064       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6065       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6066
6067 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6068 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6069 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6070 This is something we'd like to change in the future to provide better
6071 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6072
6073 .. _i_va_arg:
6074
6075 '``va_arg``' Instruction
6076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6077
6078 Syntax:
6079 """""""
6080
6081 ::
6082
6083       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6084
6085 Overview:
6086 """""""""
6087
6088 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6089 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6090 the ``va_arg`` macro in C.
6091
6092 Arguments:
6093 """"""""""
6094
6095 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6096 argument. It returns a value of the specified argument type and
6097 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6098 type of ``va_list`` is target specific.
6099
6100 Semantics:
6101 """"""""""
6102
6103 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6104 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6105 the next argument. For more information, see the variable argument
6106 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6107
6108 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6109 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6110 function.
6111
6112 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6113 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6114
6115 Example:
6116 """"""""
6117
6118 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6119
6120 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6121 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6122 types on any target.
6123
6124 .. _i_landingpad:
6125
6126 '``landingpad``' Instruction
6127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6128
6129 Syntax:
6130 """""""
6131
6132 ::
6133
6134       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6135       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6136
6137       <clause> := catch <type> <value>
6138       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6144 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6145 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6146 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6147 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6148 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6149
6150 Arguments:
6151 """"""""""
6152
6153 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6154 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6155 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6156
6157 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6158 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6159 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6160 clause takes an array constant as its argument. Use
6161 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6162 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6163 the ``cleanup`` flag.
6164
6165 Semantics:
6166 """"""""""
6167
6168 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6169 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6170 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6171 calling conventions, how the personality function results are
6172 represented in LLVM IR is target specific.
6173
6174 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6175 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6176 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6177 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6178 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6179 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6180 unwinding continues further up the call stack.
6181
6182 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6183
6184 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6185    of an '``invoke``' instruction.
6186 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6187    first non-PHI instruction.
6188 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6189    pad block.
6190 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6191    '``landingpad``' instruction.
6192 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6193    personality function.
6194
6195 Example:
6196 """"""""
6197
6198 .. code-block:: llvm
6199
6200       ;; A landing pad which can catch an integer.
6201       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6202                catch i8** @_ZTIi
6203       ;; A landing pad that is a cleanup.
6204       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6205                cleanup
6206       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6207       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6208                catch i8** @_ZTIi
6209                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6210
6211 .. _intrinsics:
6212
6213 Intrinsic Functions
6214 ===================
6215
6216 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6217 have well known names and semantics and are required to follow certain
6218 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6219 for the LLVM language that does not require changing all of the
6220 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6221 reader/writer, the parser, etc...).
6222
6223 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6224 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6225 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6226 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6227 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6228 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6229 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6230 are added that they be documented here.
6231
6232 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6233 represents a family of functions that perform the same operation but on
6234 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6235 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6236 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6237 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6238 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6239 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6240 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6241 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6242 argument or the result.
6243
6244 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6245 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6246 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6247 whose type is matched against another type do not. For example, the
6248 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6249 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6250 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6251 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6252 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6253 type is matched against the return type, it does not require its own
6254 name suffix.
6255
6256 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6257 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6258
6259 .. _int_varargs:
6260
6261 Variable Argument Handling Intrinsics
6262 -------------------------------------
6263
6264 Variable argument support is defined in LLVM with the
6265 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6266 functions. These functions are related to the similarly named macros
6267 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6268
6269 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6270 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6271 does not define what this type is, so all transformations should be
6272 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6273
6274 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6275 variable argument handling intrinsic functions are used.
6276
6277 .. code-block:: llvm
6278
6279     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6280       ; Initialize variable argument processing
6281       %ap = alloca i8*
6282       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6283       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6284
6285       ; Read a single integer argument
6286       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6287
6288       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6289       %aq = alloca i8*
6290       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6291       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6292       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6293
6294       ; Stop processing of arguments.
6295       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6296       ret i32 %tmp
6297     }
6298
6299     declare void @llvm.va_start(i8*)
6300     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6301     declare void @llvm.va_end(i8*)
6302
6303 .. _int_va_start:
6304
6305 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6307
6308 Syntax:
6309 """""""
6310
6311 ::
6312
6313       declare void %llvm.va_start(i8* <arglist>)
6314
6315 Overview:
6316 """""""""
6317
6318 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6319 subsequent use by ``va_arg``.
6320
6321 Arguments:
6322 """"""""""
6323
6324 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6325
6326 Semantics:
6327 """"""""""
6328
6329 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6330 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6331 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6332 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6333 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6334 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6335 that out.
6336
6337 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6339
6340 Syntax:
6341 """""""
6342
6343 ::
6344
6345       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6346
6347 Overview:
6348 """""""""
6349
6350 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6351 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6352
6353 Arguments:
6354 """"""""""
6355
6356 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6357
6358 Semantics:
6359 """"""""""
6360
6361 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6362 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6363 element to which the argument points. Calls to
6364 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6365 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6366 ``llvm.va_end``.
6367
6368 .. _int_va_copy:
6369
6370 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6372
6373 Syntax:
6374 """""""
6375
6376 ::
6377
6378       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6379
6380 Overview:
6381 """""""""
6382
6383 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6384 from the source argument list to the destination argument list.
6385
6386 Arguments:
6387 """"""""""
6388
6389 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6390 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6391
6392 Semantics:
6393 """"""""""
6394
6395 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6396 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6397 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6398 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6399 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6400
6401 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6402 --------------------------------------
6403
6404 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6405 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6406 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6407 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6408 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6409 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6410 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6411 details, see `Accurate Garbage Collection with
6412 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6413
6414 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6415 address space (address space zero).
6416
6417 .. _int_gcroot:
6418
6419 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6421
6422 Syntax:
6423 """""""
6424
6425 ::
6426
6427       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6428
6429 Overview:
6430 """""""""
6431
6432 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6433 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6434
6435 Arguments:
6436 """"""""""
6437
6438 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6439 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6440 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6441 root.
6442
6443 Semantics:
6444 """"""""""
6445
6446 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6447 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6448 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6449 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6450 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6451
6452 .. _int_gcread:
6453
6454 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6456
6457 Syntax:
6458 """""""
6459
6460 ::
6461
6462       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6463
6464 Overview:
6465 """""""""
6466
6467 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6468 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6469 barriers.
6470
6471 Arguments:
6472 """"""""""
6473
6474 The second argument is the address to read from, which should be an
6475 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6476 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6477 runtime (otherwise null).
6478
6479 Semantics:
6480 """"""""""
6481
6482 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6483 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6484 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6485 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6486 algorithm <gc>`.
6487
6488 .. _int_gcwrite:
6489
6490 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6492
6493 Syntax:
6494 """""""
6495
6496 ::
6497
6498       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6499
6500 Overview:
6501 """""""""
6502
6503 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6504 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6505 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6506
6507 Arguments:
6508 """"""""""
6509
6510 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6511 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6512 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6513 object, Obj may be null.
6514
6515 Semantics:
6516 """"""""""
6517
6518 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6519 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6520 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6521 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6522 algorithm <gc>`.
6523
6524 Code Generator Intrinsics
6525 -------------------------
6526
6527 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6528 may only be implemented with code generator support.
6529
6530 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6532
6533 Syntax:
6534 """""""
6535
6536 ::
6537
6538       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6539
6540 Overview:
6541 """""""""
6542
6543 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6544 target-specific value indicating the return address of the current
6545 function or one of its callers.
6546
6547 Arguments:
6548 """"""""""
6549
6550 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6551 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6552 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6553 value.
6554
6555 Semantics:
6556 """"""""""
6557
6558 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6559 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6560 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6561 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6562 used for debugging purposes.
6563
6564 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6565 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6566 of the obvious source-language caller.
6567
6568 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6570
6571 Syntax:
6572 """""""
6573
6574 ::
6575
6576       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6577
6578 Overview:
6579 """""""""
6580
6581 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6582 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6583
6584 Arguments:
6585 """"""""""
6586
6587 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6588 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6589 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6590 value.
6591
6592 Semantics:
6593 """"""""""
6594
6595 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6596 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6597 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6598 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6599 used for debugging purposes.
6600
6601 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6602 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6603 of the obvious source-language caller.
6604
6605 .. _int_stacksave:
6606
6607 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6608 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6609
6610 Syntax:
6611 """""""
6612
6613 ::
6614
6615       declare i8* @llvm.stacksave()
6616
6617 Overview:
6618 """""""""
6619
6620 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6621 of the function stack, for use with
6622 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6623 implementing language features like scoped automatic variable sized
6624 arrays in C99.
6625
6626 Semantics:
6627 """"""""""
6628
6629 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6630 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6631 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6632 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6633 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6634 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6635 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6636
6637 .. _int_stackrestore:
6638
6639 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6641
6642 Syntax:
6643 """""""
6644
6645 ::
6646
6647       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6648
6649 Overview:
6650 """""""""
6651
6652 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6653 the function stack to the state it was in when the corresponding
6654 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6655 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6656 sized arrays in C99.
6657
6658 Semantics:
6659 """"""""""
6660
6661 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6662
6663 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6665
6666 Syntax:
6667 """""""
6668
6669 ::
6670
6671       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6672
6673 Overview:
6674 """""""""
6675
6676 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6677 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6678 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6679 its performance characteristics.
6680
6681 Arguments:
6682 """"""""""
6683
6684 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6685 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6686 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6687 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6688 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6689 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6690 arguments must be constant integers.
6691
6692 Semantics:
6693 """"""""""
6694
6695 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6696 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6697 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6698 the processor cache for better performance.
6699
6700 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702
6703 Syntax:
6704 """""""
6705
6706 ::
6707
6708       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6709
6710 Overview:
6711 """""""""
6712
6713 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6714 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6715 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6716 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6717 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6718 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6719 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6720 allow correlations of simulation runs.
6721
6722 Arguments:
6723 """"""""""
6724
6725 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6726
6727 Semantics:
6728 """"""""""
6729
6730 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6731 that do not support this intrinsic may ignore it.
6732
6733 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6735
6736 Syntax:
6737 """""""
6738
6739 ::
6740
6741       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6742
6743 Overview:
6744 """""""""
6745
6746 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6747 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6748 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6749 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6750 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6751 timings.
6752
6753 Semantics:
6754 """"""""""
6755
6756 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6757 memory. Implementations are allowed to either return a application
6758 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6759 is lowered to a constant 0.
6760
6761 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6762 running at and the host platform.
6763
6764 Standard C Library Intrinsics
6765 -----------------------------
6766
6767 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6768 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6769 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6770 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6771
6772 .. _int_memcpy:
6773
6774 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6776
6777 Syntax:
6778 """""""
6779
6780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6781 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6782 support all bit widths however.
6783
6784 ::
6785
6786       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6787                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6788       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6789                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6790
6791 Overview:
6792 """""""""
6793
6794 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6795 source location to the destination location.
6796
6797 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
6798 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6799 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6800
6801 Arguments:
6802 """"""""""
6803
6804 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6805 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6806 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6807 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6808 boolean indicating a volatile access.
6809
6810 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6811 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
6812 are aligned to that boundary.
6813
6814 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6815 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6816 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6817
6818 Semantics:
6819 """"""""""
6820
6821 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6822 source location to the destination location, which are not allowed to
6823 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6824 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6825 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6826
6827 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6829
6830 Syntax:
6831 """""""
6832
6833 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6834 bit width and for different address space. Not all targets support all
6835 bit widths however.
6836
6837 ::
6838
6839       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6840                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6841       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6842                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6843
6844 Overview:
6845 """""""""
6846
6847 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6848 source location to the destination location. It is similar to the
6849 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6850 overlap.
6851
6852 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6853 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6854 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6855
6856 Arguments:
6857 """"""""""
6858
6859 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6860 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6861 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6862 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6863 boolean indicating a volatile access.
6864
6865 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6866 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6867 aligned to that boundary.
6868
6869 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6870 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6871 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6872
6873 Semantics:
6874 """"""""""
6875
6876 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6877 source location to the destination location, which may overlap. It
6878 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6879 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6880 otherwise it should be set to 0 or 1.
6881
6882 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6884
6885 Syntax:
6886 """""""
6887
6888 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6889 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6890 support all bit widths.
6891
6892 ::
6893
6894       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6895                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6896       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6897                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6898
6899 Overview:
6900 """""""""
6901
6902 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6903 particular byte value.
6904
6905 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6906 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6907 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6908
6909 Arguments:
6910 """"""""""
6911
6912 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6913 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6914 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6915 argument is the known alignment of the destination location.
6916
6917 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6918 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6919 that boundary.
6920
6921 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6922 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6923 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6924
6925 Semantics:
6926 """"""""""
6927
6928 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6929 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6930 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6931 it should be set to 0 or 1.
6932
6933 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6935
6936 Syntax:
6937 """""""
6938
6939 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6940 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6941 all types however.
6942
6943 ::
6944
6945       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
6946       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
6947       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
6948       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
6949       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
6950
6951 Overview:
6952 """""""""
6953
6954 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
6955 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
6956 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
6957 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
6958 because there is no need to worry about errno being set).
6959 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
6960
6961 Arguments:
6962 """"""""""
6963
6964 The argument and return value are floating point numbers of the same
6965 type.
6966
6967 Semantics:
6968 """"""""""
6969
6970 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
6971 nonnegative floating point number.
6972
6973 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
6974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6975
6976 Syntax:
6977 """""""
6978
6979 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
6980 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6981 all types however.
6982
6983 ::
6984
6985       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
6986       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
6987       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
6988       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
6989       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
6990
6991 Overview:
6992 """""""""
6993
6994 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
6995 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
6996 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
6997 used, the second argument remains a scalar integer value.
6998
6999 Arguments:
7000 """"""""""
7001
7002 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7003 raise to that power.
7004
7005 Semantics:
7006 """"""""""
7007
7008 This function returns the first value raised to the second power with an
7009 unspecified sequence of rounding operations.
7010
7011 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7013
7014 Syntax:
7015 """""""
7016
7017 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7018 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7019 all types however.
7020
7021 ::
7022
7023       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7024       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7025       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7026       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7027       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7028
7029 Overview:
7030 """""""""
7031
7032 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7033
7034 Arguments:
7035 """"""""""
7036
7037 The argument and return value are floating point numbers of the same
7038 type.
7039
7040 Semantics:
7041 """"""""""
7042
7043 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7044 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7045 conditions in the same way.
7046
7047 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7049
7050 Syntax:
7051 """""""
7052
7053 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7054 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7055 all types however.
7056
7057 ::
7058
7059       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7060       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7061       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7062       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7063       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7064
7065 Overview:
7066 """""""""
7067
7068 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7069
7070 Arguments:
7071 """"""""""
7072
7073 The argument and return value are floating point numbers of the same
7074 type.
7075
7076 Semantics:
7077 """"""""""
7078
7079 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7080 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7081 conditions in the same way.
7082
7083 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7085
7086 Syntax:
7087 """""""
7088
7089 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7090 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7091 all types however.
7092
7093 ::
7094
7095       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7096       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7097       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7098       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7099       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7100
7101 Overview:
7102 """""""""
7103
7104 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7105 specified (positive or negative) power.
7106
7107 Arguments:
7108 """"""""""
7109
7110 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7111 to raise to that power.
7112
7113 Semantics:
7114 """"""""""
7115
7116 This function returns the first value raised to the second power,
7117 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7118 handles error conditions in the same way.
7119
7120 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7122
7123 Syntax:
7124 """""""
7125
7126 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7127 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7128 all types however.
7129
7130 ::
7131
7132       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7133       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7134       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7135       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7136       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7137
7138 Overview:
7139 """""""""
7140
7141 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7142
7143 Arguments:
7144 """"""""""
7145
7146 The argument and return value are floating point numbers of the same
7147 type.
7148
7149 Semantics:
7150 """"""""""
7151
7152 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7153 would, and handles error conditions in the same way.
7154
7155 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7157
7158 Syntax:
7159 """""""
7160
7161 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7162 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7163 all types however.
7164
7165 ::
7166
7167       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7168       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7169       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7170       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7171       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7172
7173 Overview:
7174 """""""""
7175
7176 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7177
7178 Arguments:
7179 """"""""""
7180
7181 The argument and return value are floating point numbers of the same
7182 type.
7183
7184 Semantics:
7185 """"""""""
7186
7187 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7188 would, and handles error conditions in the same way.
7189
7190 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7192
7193 Syntax:
7194 """""""
7195
7196 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7197 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7198 all types however.
7199
7200 ::
7201
7202       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7203       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7204       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7205       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7206       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7207
7208 Overview:
7209 """""""""
7210
7211 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7212
7213 Arguments:
7214 """"""""""
7215
7216 The argument and return value are floating point numbers of the same
7217 type.
7218
7219 Semantics:
7220 """"""""""
7221
7222 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7223 would, and handles error conditions in the same way.
7224
7225 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7227
7228 Syntax:
7229 """""""
7230
7231 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7232 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7233 all types however.
7234
7235 ::
7236
7237       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7238       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7239       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7240       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7241       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7242
7243 Overview:
7244 """""""""
7245
7246 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7247
7248 Arguments:
7249 """"""""""
7250
7251 The argument and return value are floating point numbers of the same
7252 type.
7253
7254 Semantics:
7255 """"""""""
7256
7257 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7258 would, and handles error conditions in the same way.
7259
7260 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7262
7263 Syntax:
7264 """""""
7265
7266 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7267 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7268 all types however.
7269
7270 ::
7271
7272       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7273       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7274       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7275       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7276       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7277
7278 Overview:
7279 """""""""
7280
7281 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7282
7283 Arguments:
7284 """"""""""
7285
7286 The argument and return value are floating point numbers of the same
7287 type.
7288
7289 Semantics:
7290 """"""""""
7291
7292 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7293 would, and handles error conditions in the same way.
7294
7295 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7297
7298 Syntax:
7299 """""""
7300
7301 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7302 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7303 all types however.
7304
7305 ::
7306
7307       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7308       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7309       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7310       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7311       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7312
7313 Overview:
7314 """""""""
7315
7316 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7317 operation.
7318
7319 Arguments:
7320 """"""""""
7321
7322 The argument and return value are floating point numbers of the same
7323 type.
7324
7325 Semantics:
7326 """"""""""
7327
7328 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7329 would.
7330
7331 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7333
7334 Syntax:
7335 """""""
7336
7337 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7338 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7339 all types however.
7340
7341 ::
7342
7343       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7344       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7345       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7346       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7347       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7348
7349 Overview:
7350 """""""""
7351
7352 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7353 operand.
7354
7355 Arguments:
7356 """"""""""
7357
7358 The argument and return value are floating point numbers of the same
7359 type.
7360
7361 Semantics:
7362 """"""""""
7363
7364 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7365 would, and handles error conditions in the same way.
7366
7367 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7369
7370 Syntax:
7371 """""""
7372
7373 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7374 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7375 all types however.
7376
7377 ::
7378
7379       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7380       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7381       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7382       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7383       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7384
7385 Overview:
7386 """""""""
7387
7388 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7389 first operand and the sign of the second operand.
7390
7391 Arguments:
7392 """"""""""
7393
7394 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7395 type.
7396
7397 Semantics:
7398 """"""""""
7399
7400 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7401 functions would, and handles error conditions in the same way.
7402
7403 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7405
7406 Syntax:
7407 """""""
7408
7409 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7410 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7411 all types however.
7412
7413 ::
7414
7415       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7416       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7417       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7418       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7419       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7420
7421 Overview:
7422 """""""""
7423
7424 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7425
7426 Arguments:
7427 """"""""""
7428
7429 The argument and return value are floating point numbers of the same
7430 type.
7431
7432 Semantics:
7433 """"""""""
7434
7435 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7436 would, and handles error conditions in the same way.
7437
7438 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7440
7441 Syntax:
7442 """""""
7443
7444 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7445 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7446 all types however.
7447
7448 ::
7449
7450       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7451       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7452       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7453       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7454       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7455
7456 Overview:
7457 """""""""
7458
7459 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7460
7461 Arguments:
7462 """"""""""
7463
7464 The argument and return value are floating point numbers of the same
7465 type.
7466
7467 Semantics:
7468 """"""""""
7469
7470 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7471 would, and handles error conditions in the same way.
7472
7473 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7475
7476 Syntax:
7477 """""""
7478
7479 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7480 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7481 all types however.
7482
7483 ::
7484
7485       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7486       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7487       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7488       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7489       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7490
7491 Overview:
7492 """""""""
7493
7494 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7495 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7496
7497 Arguments:
7498 """"""""""
7499
7500 The argument and return value are floating point numbers of the same
7501 type.
7502
7503 Semantics:
7504 """"""""""
7505
7506 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7507 would, and handles error conditions in the same way.
7508
7509 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7511
7512 Syntax:
7513 """""""
7514
7515 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7516 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7517 all types however.
7518
7519 ::
7520
7521       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7522       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7523       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7524       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7525       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7526
7527 Overview:
7528 """""""""
7529
7530 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7531 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7532 operand isn't an integer.
7533
7534 Arguments:
7535 """"""""""
7536
7537 The argument and return value are floating point numbers of the same
7538 type.
7539
7540 Semantics:
7541 """"""""""
7542
7543 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7544 would, and handles error conditions in the same way.
7545
7546 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7548
7549 Syntax:
7550 """""""
7551
7552 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7553 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7554 all types however.
7555
7556 ::
7557
7558       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7559       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7560       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7561       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7562       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7563
7564 Overview:
7565 """""""""
7566
7567 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7568 nearest integer.
7569
7570 Arguments:
7571 """"""""""
7572
7573 The argument and return value are floating point numbers of the same
7574 type.
7575
7576 Semantics:
7577 """"""""""
7578
7579 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7580 functions would, and handles error conditions in the same way.
7581
7582 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7584
7585 Syntax:
7586 """""""
7587
7588 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7589 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7590 all types however.
7591
7592 ::
7593
7594       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7595       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7596       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7597       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7598       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7599
7600 Overview:
7601 """""""""
7602
7603 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7604 nearest integer.
7605
7606 Arguments:
7607 """"""""""
7608
7609 The argument and return value are floating point numbers of the same
7610 type.
7611
7612 Semantics:
7613 """"""""""
7614
7615 This function returns the same values as the libm ``round``
7616 functions would, and handles error conditions in the same way.
7617
7618 Bit Manipulation Intrinsics
7619 ---------------------------
7620
7621 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7622 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7623
7624 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7626
7627 Syntax:
7628 """""""
7629
7630 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7631 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7632
7633 ::
7634
7635       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7636       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7637       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7638
7639 Overview:
7640 """""""""
7641
7642 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7643 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7644 These are useful for performing operations on data that is not in the
7645 target's native byte order.
7646
7647 Semantics:
7648 """"""""""
7649
7650 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7651 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7652 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7653 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7654 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7655 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7656 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7657 respectively).
7658
7659 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7661
7662 Syntax:
7663 """""""
7664
7665 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7666 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7667 support all bit widths or vector types, however.
7668
7669 ::
7670
7671       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7672       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7673       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7674       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7675       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7676       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7677
7678 Overview:
7679 """""""""
7680
7681 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7682 in a value.
7683
7684 Arguments:
7685 """"""""""
7686
7687 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7688 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7689 match the argument type.
7690
7691 Semantics:
7692 """"""""""
7693
7694 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7695 each element of a vector.
7696
7697 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7699
7700 Syntax:
7701 """""""
7702
7703 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7704 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7705 targets support all bit widths or vector types, however.
7706
7707 ::
7708
7709       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7710       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7711       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7712       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7713       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7714       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7715
7716 Overview:
7717 """""""""
7718
7719 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7720 leading zeros in a variable.
7721
7722 Arguments:
7723 """"""""""
7724
7725 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7726 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7727 type must match the first argument type.
7728
7729 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7730 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7731 defined result. Historically some architectures did not provide a
7732 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7733 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7734
7735 Semantics:
7736 """"""""""
7737
7738 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7739 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7740 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7741 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7742 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7743
7744 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7745 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7746
7747 Syntax:
7748 """""""
7749
7750 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7751 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7752 support all bit widths or vector types, however.
7753
7754 ::
7755
7756       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7757       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7758       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7759       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7760       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7761       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7762
7763 Overview:
7764 """""""""
7765
7766 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7767 trailing zeros.
7768
7769 Arguments:
7770 """"""""""
7771
7772 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7773 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7774 type must match the first argument type.
7775
7776 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7777 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7778 defined result. Historically some architectures did not provide a
7779 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7780 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7781
7782 Semantics:
7783 """"""""""
7784
7785 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7786 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7787 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7788 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7789 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7790
7791 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7792 -----------------------------------
7793
7794 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7795
7796 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7798
7799 Syntax:
7800 """""""
7801
7802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7803 on any integer bit width.
7804
7805 ::
7806
7807       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7808       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7809       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7810
7811 Overview:
7812 """""""""
7813
7814 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7815 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7816 occurred during the signed summation.
7817
7818 Arguments:
7819 """"""""""
7820
7821 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7822 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7823 bit width. The second element of the result structure must be of type
7824 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7825 addition.
7826
7827 Semantics:
7828 """"""""""
7829
7830 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7831 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7832 first element of which is the signed summation, and the second element
7833 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7834 overflow.
7835
7836 Examples:
7837 """""""""
7838
7839 .. code-block:: llvm
7840
7841       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7842       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7843       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7844       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7845
7846 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7848
7849 Syntax:
7850 """""""
7851
7852 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7853 on any integer bit width.
7854
7855 ::
7856
7857       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7858       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7859       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7860
7861 Overview:
7862 """""""""
7863
7864 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7865 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7866 occurred during the unsigned summation.
7867
7868 Arguments:
7869 """"""""""
7870
7871 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7872 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7873 bit width. The second element of the result structure must be of type
7874 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7875 addition.
7876
7877 Semantics:
7878 """"""""""
7879
7880 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7881 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7882 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7883 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7884
7885 Examples:
7886 """""""""
7887
7888 .. code-block:: llvm
7889
7890       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7891       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7892       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7893       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7894
7895 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7897
7898 Syntax:
7899 """""""
7900
7901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7902 on any integer bit width.
7903
7904 ::
7905
7906       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7907       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7908       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7909
7910 Overview:
7911 """""""""
7912
7913 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7914 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7915 overflow occurred during the signed subtraction.
7916
7917 Arguments:
7918 """"""""""
7919
7920 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7921 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7922 bit width. The second element of the result structure must be of type
7923 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7924 subtraction.
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7930 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7931 first element of which is the subtraction, and the second element of
7932 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7933 overflow.
7934
7935 Examples:
7936 """""""""
7937
7938 .. code-block:: llvm
7939
7940       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7941       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7942       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7943       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7944
7945 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
7946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7947
7948 Syntax:
7949 """""""
7950
7951 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
7952 on any integer bit width.
7953
7954 ::
7955
7956       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7957       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7958       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7959
7960 Overview:
7961 """""""""
7962
7963 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7964 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7965 overflow occurred during the unsigned subtraction.
7966
7967 Arguments:
7968 """"""""""
7969
7970 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7971 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7972 bit width. The second element of the result structure must be of type
7973 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7974 subtraction.
7975
7976 Semantics:
7977 """"""""""
7978
7979 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7980 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
7981 the first element of which is the subtraction, and the second element of
7982 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
7983 overflow.
7984
7985 Examples:
7986 """""""""
7987
7988 .. code-block:: llvm
7989
7990       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7991       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7992       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7993       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7994
7995 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
7996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7997
7998 Syntax:
7999 """""""
8000
8001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8002 on any integer bit width.
8003
8004 ::
8005
8006       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8007       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8008       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8009
8010 Overview:
8011 """""""""
8012
8013 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8014 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8015 overflow occurred during the signed multiplication.
8016
8017 Arguments:
8018 """"""""""
8019
8020 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8021 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8022 bit width. The second element of the result structure must be of type
8023 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8024 multiplication.
8025
8026 Semantics:
8027 """"""""""
8028
8029 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8030 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8031 the first element of which is the multiplication, and the second element
8032 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8033 overflow.
8034
8035 Examples:
8036 """""""""
8037
8038 .. code-block:: llvm
8039
8040       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8041       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8042       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8043       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8044
8045 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8047
8048 Syntax:
8049 """""""
8050
8051 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8052 on any integer bit width.
8053
8054 ::
8055
8056       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8057       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8058       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8059
8060 Overview:
8061 """""""""
8062
8063 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8064 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8065 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8066
8067 Arguments:
8068 """"""""""
8069
8070 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8071 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8072 bit width. The second element of the result structure must be of type
8073 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8074 multiplication.
8075
8076 Semantics:
8077 """"""""""
8078
8079 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8080 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8081 the first element of which is the multiplication, and the second
8082 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8083 resulted in an overflow.
8084
8085 Examples:
8086 """""""""
8087
8088 .. code-block:: llvm
8089
8090       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8091       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8092       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8093       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8094
8095 Specialised Arithmetic Intrinsics
8096 ---------------------------------
8097
8098 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8100
8101 Syntax:
8102 """""""
8103
8104 ::
8105
8106       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8107       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8113 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8114 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8115 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8116 and add instructions.
8117
8118 Arguments:
8119 """"""""""
8120
8121 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8122 multiplicands, a and b, and an addend c.
8123
8124 Semantics:
8125 """"""""""
8126
8127 The expression:
8128
8129 ::
8130
8131       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8132
8133 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8134 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8135 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8136 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8137 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8138
8139 Examples:
8140 """""""""
8141
8142 .. code-block:: llvm
8143
8144       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8145
8146 Half Precision Floating Point Intrinsics
8147 ----------------------------------------
8148
8149 For most target platforms, half precision floating point is a
8150 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8151 but does not support computation in the format.
8152
8153 This means that code must first load the half-precision floating point
8154 value as an i16, then convert it to float with
8155 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8156 then be performed on the float value (including extending to double
8157 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8158 if needed, then converted to i16 with
8159 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8160 i16 value.
8161
8162 .. _int_convert_to_fp16:
8163
8164 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8166
8167 Syntax:
8168 """""""
8169
8170 ::
8171
8172       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8173
8174 Overview:
8175 """""""""
8176
8177 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8178 from single precision floating point format to half precision floating
8179 point format.
8180
8181 Arguments:
8182 """"""""""
8183
8184 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8185 converted.
8186
8187 Semantics:
8188 """"""""""
8189
8190 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8191 from single precision floating point format to half precision floating
8192 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8193 converted number.
8194
8195 Examples:
8196 """""""""
8197
8198 .. code-block:: llvm
8199
8200       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8201       store i16 %res, i16* @x, align 2
8202
8203 .. _int_convert_from_fp16:
8204
8205 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8206 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8207
8208 Syntax:
8209 """""""
8210
8211 ::
8212
8213       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8214
8215 Overview:
8216 """""""""
8217
8218 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8219 conversion from half precision floating point format to single precision
8220 floating point format.
8221
8222 Arguments:
8223 """"""""""
8224
8225 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8226 converted.
8227
8228 Semantics:
8229 """"""""""
8230
8231 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8232 conversion from half single precision floating point format to single
8233 precision floating point format. The input half-float value is
8234 represented by an ``i16`` value.
8235
8236 Examples:
8237 """""""""
8238
8239 .. code-block:: llvm
8240
8241       %a = load i16* @x, align 2
8242       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8243
8244 Debugger Intrinsics
8245 -------------------
8246
8247 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8248 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8249 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8250 document.
8251
8252 Exception Handling Intrinsics
8253 -----------------------------
8254
8255 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8256 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8257 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8258
8259 .. _int_trampoline:
8260
8261 Trampoline Intrinsics
8262 ---------------------
8263
8264 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8265 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8266 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8267 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8268 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8269 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8270 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8271 extension.
8272
8273 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8274 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8275 It can be created as follows:
8276
8277 .. code-block:: llvm
8278
8279       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8280       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8281       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8282       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8283       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8284
8285 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8286 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8287
8288 .. _int_it:
8289
8290 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8292
8293 Syntax:
8294 """""""
8295
8296 ::
8297
8298       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8299
8300 Overview:
8301 """""""""
8302
8303 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8304 turning it into a trampoline.
8305
8306 Arguments:
8307 """"""""""
8308
8309 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8310 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8311 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8312 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8313 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8314 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8315 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8316 bitcast to an ``i8*``.
8317
8318 Semantics:
8319 """"""""""
8320
8321 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8322 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8323 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8324 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8325 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8326 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8327 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8328 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8329 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8330 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8331 modified, then the effect of any later call to the returned function
8332 pointer is undefined.
8333
8334 .. _int_at:
8335
8336 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8338
8339 Syntax:
8340 """""""
8341
8342 ::
8343
8344       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8345
8346 Overview:
8347 """""""""
8348
8349 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8350 a trampoline (passed as ``tramp``).
8351
8352 Arguments:
8353 """"""""""
8354
8355 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8356 code filled in by a previous call to
8357 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8358
8359 Semantics:
8360 """"""""""
8361
8362 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8363 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8364 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8365 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8366 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8367
8368 Memory Use Markers
8369 ------------------
8370
8371 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8372 memory objects and ranges where variables are immutable.
8373
8374 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8376
8377 Syntax:
8378 """""""
8379
8380 ::
8381
8382       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8383
8384 Overview:
8385 """""""""
8386
8387 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8388 object's lifetime.
8389
8390 Arguments:
8391 """"""""""
8392
8393 The first argument is a constant integer representing the size of the
8394 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8395 to the object.
8396
8397 Semantics:
8398 """"""""""
8399
8400 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8401 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8402 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8403 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8404
8405 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8407
8408 Syntax:
8409 """""""
8410
8411 ::
8412
8413       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8414
8415 Overview:
8416 """""""""
8417
8418 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8419 object's lifetime.
8420
8421 Arguments:
8422 """"""""""
8423
8424 The first argument is a constant integer representing the size of the
8425 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8426 to the object.
8427
8428 Semantics:
8429 """"""""""
8430
8431 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8432 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8433 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8434 object following this intrinsic may be removed as dead.
8435
8436 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8438
8439 Syntax:
8440 """""""
8441
8442 ::
8443
8444       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8445
8446 Overview:
8447 """""""""
8448
8449 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8450 a memory object will not change.
8451
8452 Arguments:
8453 """"""""""
8454
8455 The first argument is a constant integer representing the size of the
8456 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8457 to the object.
8458
8459 Semantics:
8460 """"""""""
8461
8462 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8463 the return value, the referenced memory location is constant and
8464 unchanging.
8465
8466 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8468
8469 Syntax:
8470 """""""
8471
8472 ::
8473
8474       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8475
8476 Overview:
8477 """""""""
8478
8479 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8480 memory object are mutable.
8481
8482 Arguments:
8483 """"""""""
8484
8485 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8486 The second argument is a constant integer representing the size of the
8487 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8488 pointer to the object.
8489
8490 Semantics:
8491 """"""""""
8492
8493 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8494
8495 General Intrinsics
8496 ------------------
8497
8498 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8499 purpose.
8500
8501 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8503
8504 Syntax:
8505 """""""
8506
8507 ::
8508
8509       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8510
8511 Overview:
8512 """""""""
8513
8514 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8515
8516 Arguments:
8517 """"""""""
8518
8519 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8520 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8521 source file name, and the last argument is the line number.
8522
8523 Semantics:
8524 """"""""""
8525
8526 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8527 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8528 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8529 ignored by code generation and optimization.
8530
8531 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8533
8534 Syntax:
8535 """""""
8536
8537 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8538 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8539 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8540 '``0``'.
8541
8542 ::
8543
8544       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8545       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8546       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8547       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8548       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8549
8550 Overview:
8551 """""""""
8552
8553 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8554
8555 Arguments:
8556 """"""""""
8557
8558 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8559 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8560 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8561 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8562
8563 Semantics:
8564 """"""""""
8565
8566 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8567 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8568 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8569 generation and optimization.
8570
8571 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8578 any integer bit width.
8579
8580 ::
8581
8582       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8583       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8584       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8585       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8586       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8587
8588 Overview:
8589 """""""""
8590
8591 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8592
8593 Arguments:
8594 """"""""""
8595
8596 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8597 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8598 global string which is the source file name, and the last argument is
8599 the line number. It returns the value of the first argument.
8600
8601 Semantics:
8602 """"""""""
8603
8604 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8605 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8606 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8607 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8608
8609 '``llvm.trap``' Intrinsic
8610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8611
8612 Syntax:
8613 """""""
8614
8615 ::
8616
8617       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8618
8619 Overview:
8620 """""""""
8621
8622 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8623
8624 Arguments:
8625 """"""""""
8626
8627 None.
8628
8629 Semantics:
8630 """"""""""
8631
8632 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8633 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8634 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8635
8636 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8638
8639 Syntax:
8640 """""""
8641
8642 ::
8643
8644       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8645
8646 Overview:
8647 """""""""
8648
8649 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8650
8651 Arguments:
8652 """"""""""
8653
8654 None.
8655
8656 Semantics:
8657 """"""""""
8658
8659 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8660 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8661 debugger.
8662
8663 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8665
8666 Syntax:
8667 """""""
8668
8669 ::
8670
8671       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8672
8673 Overview:
8674 """""""""
8675
8676 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8677 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8678 is placed on the stack before local variables.
8679
8680 Arguments:
8681 """"""""""
8682
8683 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8684 The first argument is the value loaded from the stack guard
8685 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8686 enough space to hold the value of the guard.
8687
8688 Semantics:
8689 """"""""""
8690
8691 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8692 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8693 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8694 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8695 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8696 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8697 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8698
8699 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8701
8702 Syntax:
8703 """""""
8704
8705 ::
8706
8707       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8708
8709 Overview:
8710 """""""""
8711
8712 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8713 created stack protector and if they are not equal calls the
8714 ``__stack_chk_fail()`` function.
8715
8716 Arguments:
8717 """"""""""
8718
8719 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8720 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8721
8722 Semantics:
8723 """"""""""
8724
8725 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8726 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8727 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8728
8729 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8730 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8731 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8732 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8733 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8734 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8735 codegen after the tail call decision has occured.
8736
8737 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8739
8740 Syntax:
8741 """""""
8742
8743 ::
8744
8745       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8746       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8747
8748 Overview:
8749 """""""""
8750
8751 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8752 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8753 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8754 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8755 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8756 other object.
8757
8758 Arguments:
8759 """"""""""
8760
8761 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8762 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8763 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8764 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8765 only accepts constants.
8766
8767 Semantics:
8768 """"""""""
8769
8770 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8771 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8772 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8773 on the ``min`` argument).
8774
8775 '``llvm.expect``' Intrinsic
8776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8777
8778 Syntax:
8779 """""""
8780
8781 ::
8782
8783       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8784       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8785
8786 Overview:
8787 """""""""
8788
8789 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8790 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8791
8792 Arguments:
8793 """"""""""
8794
8795 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8796 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8797 constant value, variables are not allowed.
8798
8799 Semantics:
8800 """"""""""
8801
8802 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8803
8804 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806
8807 Syntax:
8808 """""""
8809
8810 ::
8811
8812       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8813
8814 Overview:
8815 """""""""
8816
8817 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8818 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8819
8820 Arguments:
8821 """"""""""
8822
8823 None.
8824
8825 Semantics:
8826 """"""""""
8827
8828 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8829 by codegen.