Fix typo.
[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 optional :ref:`prefix <prefixdata>`, an opening
556 curly brace, a list of basic blocks, 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, an optional
564 :ref:`garbage collector name <gc>` and an optional :ref:`prefix <prefixdata>`.
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] [prefix Constant] { ... }
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 The linkage must be one of ``private``, ``linker_private``,
618 ``linker_private_weak``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
619 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``linkonce_odr_auto_hide``, ``external``. Note
620 that some system linkers might not correctly handle dropping a weak symbol that
621 is aliased by a non weak alias.
622
623 .. _namedmetadatastructure:
624
625 Named Metadata
626 --------------
627
628 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
629 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
630 operands for a named metadata.
631
632 Syntax::
633
634     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
635     !0 = metadata !{metadata !"zero"}
636     !1 = metadata !{metadata !"one"}
637     !2 = metadata !{metadata !"two"}
638     ; A named metadata.
639     !name = !{!0, !1, !2}
640
641 .. _paramattrs:
642
643 Parameter Attributes
644 --------------------
645
646 The return type and each parameter of a function type may have a set of
647 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
648 used to communicate additional information about the result or
649 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
650 of the function, not of the function type, so functions with different
651 parameter attributes can have the same function type.
652
653 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
654 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
655 For example:
656
657 .. code-block:: llvm
658
659     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
660     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
661     declare signext i8 @returns_signed_char()
662
663 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
664 ``readonly``) come immediately after the argument list.
665
666 Currently, only the following parameter attributes are defined:
667
668 ``zeroext``
669     This indicates to the code generator that the parameter or return
670     value should be zero-extended to the extent required by the target's
671     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
672     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
673 ``signext``
674     This indicates to the code generator that the parameter or return
675     value should be sign-extended to the extent required by the target's
676     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
677     the callee (for a return value).
678 ``inreg``
679     This indicates that this parameter or return value should be treated
680     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
681     a function call or return (usually, by putting it in a register as
682     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
683     two different kinds of registers). Use of this attribute is
684     target-specific.
685 ``byval``
686     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
687     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
688     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
689     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
690     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
691     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
692     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
693     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
694     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
695     values.
696
697     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
698     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
699     form and the known alignment of the pointer specified to the call
700     site. If the alignment is not specified, then the code generator
701     makes a target-specific assumption.
702
703 ``sret``
704     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
705     structure that is the return value of the function in the source
706     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
707     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
708     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
709     the first parameter. This is not a valid attribute for return
710     values.
711 ``noalias``
712     This indicates that pointer values :ref:`based <pointeraliasing>` on
713     the argument or return value do not alias pointer values which are
714     not *based* on it, ignoring certain "irrelevant" dependencies. For a
715     call to the parent function, dependencies between memory references
716     from before or after the call and from those during the call are
717     "irrelevant" to the ``noalias`` keyword for the arguments and return
718     value used in that call. The caller shares the responsibility with
719     the callee for ensuring that these requirements are met. For further
720     details, please see the discussion of the NoAlias response in `alias
721     analysis <AliasAnalysis.html#MustMayNo>`_.
722
723     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
724     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments,
725     though it is slightly weaker.
726
727     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
728     while LLVM's ``noalias`` is.
729 ``nocapture``
730     This indicates that the callee does not make any copies of the
731     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
732     attribute for return values.
733
734 .. _nest:
735
736 ``nest``
737     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
738     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
739     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
740
741 ``returned``
742     This indicates that the function always returns the argument as its return
743     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
744     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
745     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
746     the callee. The parameter and the function return type must be valid
747     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
748     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
749
750 .. _gc:
751
752 Garbage Collector Names
753 -----------------------
754
755 Each function may specify a garbage collector name, which is simply a
756 string:
757
758 .. code-block:: llvm
759
760     define void @f() gc "name" { ... }
761
762 The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
763 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
764 support the named garbage collection algorithm.
765
766 .. _prefixdata:
767
768 Prefix Data
769 -----------
770
771 Prefix data is data associated with a function which the code generator
772 will emit immediately before the function body.  The purpose of this feature
773 is to allow frontends to associate language-specific runtime metadata with
774 specific functions and make it available through the function pointer while
775 still allowing the function pointer to be called.  To access the data for a
776 given function, a program may bitcast the function pointer to a pointer to
777 the constant's type.  This implies that the IR symbol points to the start
778 of the prefix data.
779
780 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prefix data must
781 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
782 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
783 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
784 the prefix data, without performing any other visible action.  This allows
785 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
786 definition without needing to reason about the prefix data.  Obviously this
787 makes the format of the prefix data highly target dependent.
788
789 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
790 of the prefix data's type.  No padding is automatically placed between the
791 prefix data and the function body.  If padding is required, it must be part
792 of the prefix data.
793
794 A trivial example of valid prefix data for the x86 architecture is ``i8 144``,
795 which encodes the ``nop`` instruction:
796
797 .. code-block:: llvm
798
799     define void @f() prefix i8 144 { ... }
800
801 Generally prefix data can be formed by encoding a relative branch instruction
802 which skips the metadata, as in this example of valid prefix data for the
803 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
804
805 .. code-block:: llvm
806
807     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
808
809     define void @f() prefix %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
810
811 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
812 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
813 optimizers but will not be emitted in the object file.
814
815 .. _attrgrp:
816
817 Attribute Groups
818 ----------------
819
820 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
821 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
822 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
823 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
824 group will capture the important command line flags used to build that file.
825
826 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
827 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
828 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
829 different groups are merged.
830
831 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
832 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
833
834 .. code-block:: llvm
835
836    ; Target-independent attributes:
837    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
838
839    ; Target-dependent attributes:
840    attributes #1 = { "no-sse" }
841
842    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
843    define void @f() #0 #1 { ... }
844
845 .. _fnattrs:
846
847 Function Attributes
848 -------------------
849
850 Function attributes are set to communicate additional information about
851 a function. Function attributes are considered to be part of the
852 function, not of the function type, so functions with different function
853 attributes can have the same function type.
854
855 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
856 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
857 example:
858
859 .. code-block:: llvm
860
861     define void @f() noinline { ... }
862     define void @f() alwaysinline { ... }
863     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
864     define void @f() optsize { ... }
865
866 ``alignstack(<n>)``
867     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
868     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
869     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
870     parentheses.
871 ``alwaysinline``
872     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
873     this function into callers whenever possible, ignoring any active
874     inlining size threshold for this caller.
875 ``builtin``
876     This indicates that the callee function at a call site should be
877     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
878     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
879     direct calls to functions which are declared with the ``nobuiltin``
880     attribute.
881 ``cold``
882     This attribute indicates that this function is rarely called. When
883     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
884     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
885     weight.
886 ``inlinehint``
887     This attribute indicates that the source code contained a hint that
888     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
889     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
890     inliner.
891 ``minsize``
892     This attribute suggests that optimization passes and code generator
893     passes make choices that keep the code size of this function as small
894     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime 
895     performance in order to minimize the size of the generated code.
896 ``naked``
897     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
898     function. This can have very system-specific consequences.
899 ``nobuiltin``
900     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
901     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
902     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
903     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
904     and on function declarations and definitions.
905 ``noduplicate``
906     This attribute indicates that calls to the function cannot be
907     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
908     within its parent function, but may not be duplicated within
909     its parent function.
910
911     A function containing a ``noduplicate`` call may still
912     be an inlining candidate, provided that the call is not
913     duplicated by inlining. That implies that the function has
914     internal linkage and only has one call site, so the original
915     call is dead after inlining.
916 ``noimplicitfloat``
917     This attributes disables implicit floating point instructions.
918 ``noinline``
919     This attribute indicates that the inliner should never inline this
920     function in any situation. This attribute may not be used together
921     with the ``alwaysinline`` attribute.
922 ``nonlazybind``
923     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
924     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
925     startup time if the function is not called during program startup.
926 ``noredzone``
927     This attribute indicates that the code generator should not use a
928     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
929 ``noreturn``
930     This function attribute indicates that the function never returns
931     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
932     function ever does dynamically return.
933 ``nounwind``
934     This function attribute indicates that the function never returns
935     with an unwind or exceptional control flow. If the function does
936     unwind, its runtime behavior is undefined.
937 ``optnone``
938     This function attribute indicates that the function is not optimized
939     by any optimization or code generator passes with the 
940     exception of interprocedural optimization passes.
941     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
942     attribute; this attribute is also incompatible
943     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
944     
945     The inliner should never inline this function in any situation.
946     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
947     candidates for inlining inside the body of this function.
948 ``optsize``
949     This attribute suggests that optimization passes and code generator
950     passes make choices that keep the code size of this function low,
951     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
952     long as they do not significantly impact runtime performance.
953 ``readnone``
954     On a function, this attribute indicates that the function computes its
955     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
956     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
957     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
958     caller functions. It does not write through any pointer arguments
959     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
960     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
961     the ``C++`` exception throwing methods.
962     
963     On an argument, this attribute indicates that the function does not
964     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
965     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
966 ``readonly``
967     On a function, this attribute indicates that the function does not write
968     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
969     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
970     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
971     state that may be set in the caller. A readonly function always
972     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
973     called with the same set of arguments and global state. It cannot
974     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
975     methods.
976     
977     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
978     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
979     the pointer points to.
980 ``returns_twice``
981     This attribute indicates that this function can return twice. The C
982     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
983     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
984     functions.
985 ``sanitize_address``
986     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
987     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
988 ``sanitize_memory``
989     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
990     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
991 ``sanitize_thread``
992     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
993     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
994 ``ssp``
995     This attribute indicates that the function should emit a stack
996     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
997     placed on the stack before the local variables that's checked upon
998     return from the function to see if it has been overwritten. A
999     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1000     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1001
1002     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1003     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1004     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1005       ``ssp-buffer-size``.
1006
1007     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1008     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1009     function will have an ``ssp`` attribute.
1010 ``sspreq``
1011     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1012     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1013     attribute.
1014
1015     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1016     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1017     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1018     an ``sspreq`` attribute.
1019 ``sspstrong``
1020     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1021     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1022     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1023     will enable protectors for functions with:
1024
1025     - Arrays of any size and type
1026     - Aggregates containing an array of any size and type.
1027     - Calls to alloca().
1028     - Local variables that have had their address taken.
1029
1030     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1031
1032     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1033     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1034     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1035 ``uwtable``
1036     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1037     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1038     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1039     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1040     units.
1041
1042 .. _moduleasm:
1043
1044 Module-Level Inline Assembly
1045 ----------------------------
1046
1047 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1048 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1049 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1050 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1051
1052 .. code-block:: llvm
1053
1054     module asm "inline asm code goes here"
1055     module asm "more can go here"
1056
1057 The strings can contain any character by escaping non-printable
1058 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1059 two digit hex code for the number.
1060
1061 The inline asm code is simply printed to the machine code .s file when
1062 assembly code is generated.
1063
1064 .. _langref_datalayout:
1065
1066 Data Layout
1067 -----------
1068
1069 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1070 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1071 simply:
1072
1073 .. code-block:: llvm
1074
1075     target datalayout = "layout specification"
1076
1077 The *layout specification* consists of a list of specifications
1078 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1079 with a letter and may include other information after the letter to
1080 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1081 as follows:
1082
1083 ``E``
1084     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1085     the bits with the most significance have the lowest address
1086     location.
1087 ``e``
1088     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1089     is, the bits with the least significance have the lowest address
1090     location.
1091 ``S<size>``
1092     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1093     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1094     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1095     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1096     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1097     alignment promotions.
1098 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1099     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1100     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1101     bits. Specifying the ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the
1102     preceding ``:`` should be omitted too. The address space, ``n`` is
1103     optional, and if not specified, denotes the default address space 0.
1104     The value of ``n`` must be in the range [1,2^23).
1105 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1106     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1107     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1108 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1109     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1110     ``<size>``.
1111 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1112     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1113     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1114     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1115     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1116     targets.
1117 ``a<size>:<abi>:<pref>``
1118     This specifies the alignment for an aggregate type of a given bit
1119     ``<size>``.
1120 ``s<size>:<abi>:<pref>``
1121     This specifies the alignment for a stack object of a given bit
1122     ``<size>``.
1123 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1124     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1125     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1126     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1127     this set are considered to support most general arithmetic operations
1128     efficiently.
1129
1130 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1131 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1132 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1133 specifications are given in this list:
1134
1135 -  ``E`` - big endian
1136 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1137 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1138    same as the default address space.
1139 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1140 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1141 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1142 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1143 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1144 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1145    alignment of 64-bits
1146 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1147 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1148 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1149 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1150 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1151 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1152 -  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1153
1154 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1155 following rules:
1156
1157 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1158    that specification is used.
1159 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1160    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1161    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1162    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1163    given the default specifications above, the i7 type will use the
1164    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1165    alignment of i64 (largest specified).
1166 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1167    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1168    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1169    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1170
1171 The function of the data layout string may not be what you expect.
1172 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1173 the code generator should use.
1174
1175 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1176 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1177 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1178 what the ultimate code generator uses. If you would like to generate IR
1179 that does not embed this target-specific detail into the IR, then you
1180 don't have to specify the string. This will disable some optimizations
1181 that require precise layout information, but this also prevents those
1182 optimizations from introducing target specificity into the IR.
1183
1184 .. _pointeraliasing:
1185
1186 Pointer Aliasing Rules
1187 ----------------------
1188
1189 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1190 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1191 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1192 to the following rules:
1193
1194 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1195    value it is *based* on.
1196 -  An address of a global variable is associated with the address range
1197    of the variable's storage.
1198 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1199    address range of the allocated storage.
1200 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1201    address.
1202 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1203    a function not defined within LLVM may be associated with address
1204    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1205    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1206    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1207
1208 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1209 following rules:
1210
1211 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1212    on the first operand of the ``getelementptr``.
1213 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1214    ``bitcast``.
1215 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1216    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1217    the pointer's value.
1218 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1219
1220 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1221 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1222
1223 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1224 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1225 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1226 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1227 alignment of the store.
1228
1229 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1230 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1231 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1232 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1233 alias analysis.
1234
1235 .. _volatile:
1236
1237 Volatile Memory Accesses
1238 ------------------------
1239
1240 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1241 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1242 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1243 volatile operations or change their order of execution relative to other
1244 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1245 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1246 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1247
1248 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1249 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1250 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1251 target-legal volatile load/store instructions.
1252
1253 .. admonition:: Rationale
1254
1255  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1256  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1257  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1258  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1259  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1260  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1261  do not violate the frontend's contract with the language.
1262
1263 .. _memmodel:
1264
1265 Memory Model for Concurrent Operations
1266 --------------------------------------
1267
1268 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1269 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1270 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1271 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1272
1273 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1274
1275 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1276 that
1277
1278 -  Is a superset of single-thread program order, and
1279 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1280    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1281    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1282    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1283    Constraints <ordering>`).
1284
1285 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1286 between a thread and signals executing inside that thread.
1287
1288 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1289 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1290 (defined) write operations (store instructions, atomic
1291 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1292 section, initialized globals are considered to have a write of the
1293 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1294 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1295 may see any write to the same byte, except:
1296
1297 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1298    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1299    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1300 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1301    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1302
1303 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1304
1305 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1306    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1307    C/C++, and may be used for accesses to addresses which do not behave
1308    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1309    synchronization.)
1310 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1311    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1312 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1313    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1314 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1315    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1316    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1317    constraints on how the choice is made.
1318 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1319
1320 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1321 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1322 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1323 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1324 than one instruction to read the series of bytes.
1325
1326 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1327 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1328 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1329 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1330 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1331 from an address, introducing a store can change a load that may see
1332 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1333
1334 .. _ordering:
1335
1336 Atomic Memory Ordering Constraints
1337 ----------------------------------
1338
1339 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1340 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1341 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1342 an ordering parameter that determines which other atomic instructions on
1343 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1344 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1345 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1346 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1347 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1348 differently since they don't take an address. See that instruction's
1349 documentation for details.
1350
1351 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1352 :doc:`Atomics`.
1353
1354 ``unordered``
1355     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1356     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1357     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1358     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1359     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1360     to make them atomic in any interesting way.
1361 ``monotonic``
1362     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1363     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1364     address. All modification orders must be compatible with the
1365     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1366     orders can be combined to a global total order for the whole program
1367     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1368     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1369     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1370     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1371     happens before another atomic read of the same address, the later
1372     read must see the same value or a later value in the address's
1373     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1374     stronger) operations on the same address. If an address is written
1375     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1376     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1377     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1378     ``memory_order_relaxed``.
1379 ``acquire``
1380     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1381     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1382     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1383 ``release``
1384     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1385     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1386     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1387     complete description; see the C++0x definition of a release
1388     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1389     ``memory_order_release``.
1390 ``acq_rel`` (acquire+release)
1391     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1392     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1393 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1394     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1395     operation which only reads, ``release`` for an operation which only
1396     writes), there is a global total order on all
1397     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1398     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1399     modification orders of all the affected addresses. Each
1400     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1401     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1402     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1403
1404 .. _singlethread:
1405
1406 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1407 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1408 other operations running in the same thread (for example, in signal
1409 handlers).
1410
1411 .. _fastmath:
1412
1413 Fast-Math Flags
1414 ---------------
1415
1416 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1417 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1418 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can set to enable
1419 otherwise unsafe floating point operations
1420
1421 ``nnan``
1422    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1423    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1424    NaNs, but the value of the result is undefined.
1425
1426 ``ninf``
1427    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1428    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1429    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1430
1431 ``nsz``
1432    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1433    argument or result as insignificant.
1434
1435 ``arcp``
1436    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1437    argument rather than perform division.
1438
1439 ``fast``
1440    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1441    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1442    flag implies all the others.
1443
1444 .. _typesystem:
1445
1446 Type System
1447 ===========
1448
1449 The LLVM type system is one of the most important features of the
1450 intermediate representation. Being typed enables a number of
1451 optimizations to be performed on the intermediate representation
1452 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1453 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1454 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1455 not feasible to perform on normal three address code representations.
1456
1457 .. _typeclassifications:
1458
1459 Type Classifications
1460 --------------------
1461
1462 The types fall into a few useful classifications:
1463
1464
1465 .. list-table::
1466    :header-rows: 1
1467
1468    * - Classification
1469      - Types
1470
1471    * - :ref:`integer <t_integer>`
1472      - ``i1``, ``i2``, ``i3``, ... ``i8``, ... ``i16``, ... ``i32``, ...
1473        ``i64``, ...
1474
1475    * - :ref:`floating point <t_floating>`
1476      - ``half``, ``float``, ``double``, ``x86_fp80``, ``fp128``,
1477        ``ppc_fp128``
1478
1479
1480    * - first class
1481
1482        .. _t_firstclass:
1483
1484      - :ref:`integer <t_integer>`, :ref:`floating point <t_floating>`,
1485        :ref:`pointer <t_pointer>`, :ref:`vector <t_vector>`,
1486        :ref:`structure <t_struct>`, :ref:`array <t_array>`,
1487        :ref:`label <t_label>`, :ref:`metadata <t_metadata>`.
1488
1489    * - :ref:`primitive <t_primitive>`
1490      - :ref:`label <t_label>`,
1491        :ref:`void <t_void>`,
1492        :ref:`integer <t_integer>`,
1493        :ref:`floating point <t_floating>`,
1494        :ref:`x86mmx <t_x86mmx>`,
1495        :ref:`metadata <t_metadata>`.
1496
1497    * - :ref:`derived <t_derived>`
1498      - :ref:`array <t_array>`,
1499        :ref:`function <t_function>`,
1500        :ref:`pointer <t_pointer>`,
1501        :ref:`structure <t_struct>`,
1502        :ref:`vector <t_vector>`,
1503        :ref:`opaque <t_opaque>`.
1504
1505 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1506 Values of these types are the only ones which can be produced by
1507 instructions.
1508
1509 .. _t_primitive:
1510
1511 Primitive Types
1512 ---------------
1513
1514 The primitive types are the fundamental building blocks of the LLVM
1515 system.
1516
1517 .. _t_integer:
1518
1519 Integer Type
1520 ^^^^^^^^^^^^
1521
1522 Overview:
1523 """""""""
1524
1525 The integer type is a very simple type that simply specifies an
1526 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
1527 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
1528
1529 Syntax:
1530 """""""
1531
1532 ::
1533
1534       iN
1535
1536 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
1537 value.
1538
1539 Examples:
1540 """""""""
1541
1542 +----------------+------------------------------------------------+
1543 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
1544 +----------------+------------------------------------------------+
1545 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
1546 +----------------+------------------------------------------------+
1547 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
1548 +----------------+------------------------------------------------+
1549
1550 .. _t_floating:
1551
1552 Floating Point Types
1553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1554
1555 .. list-table::
1556    :header-rows: 1
1557
1558    * - Type
1559      - Description
1560
1561    * - ``half``
1562      - 16-bit floating point value
1563
1564    * - ``float``
1565      - 32-bit floating point value
1566
1567    * - ``double``
1568      - 64-bit floating point value
1569
1570    * - ``fp128``
1571      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
1572
1573    * - ``x86_fp80``
1574      -  80-bit floating point value (X87)
1575
1576    * - ``ppc_fp128``
1577      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
1578
1579 .. _t_x86mmx:
1580
1581 X86mmx Type
1582 ^^^^^^^^^^^
1583
1584 Overview:
1585 """""""""
1586
1587 The x86mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
1588 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
1589 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
1590 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
1591 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
1592 of this type.
1593
1594 Syntax:
1595 """""""
1596
1597 ::
1598
1599       x86mmx
1600
1601 .. _t_void:
1602
1603 Void Type
1604 ^^^^^^^^^
1605
1606 Overview:
1607 """""""""
1608
1609 The void type does not represent any value and has no size.
1610
1611 Syntax:
1612 """""""
1613
1614 ::
1615
1616       void
1617
1618 .. _t_label:
1619
1620 Label Type
1621 ^^^^^^^^^^
1622
1623 Overview:
1624 """""""""
1625
1626 The label type represents code labels.
1627
1628 Syntax:
1629 """""""
1630
1631 ::
1632
1633       label
1634
1635 .. _t_metadata:
1636
1637 Metadata Type
1638 ^^^^^^^^^^^^^
1639
1640 Overview:
1641 """""""""
1642
1643 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
1644 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
1645
1646 Syntax:
1647 """""""
1648
1649 ::
1650
1651       metadata
1652
1653 .. _t_derived:
1654
1655 Derived Types
1656 -------------
1657
1658 The real power in LLVM comes from the derived types in the system. This
1659 is what allows a programmer to represent arrays, functions, pointers,
1660 and other useful types. Each of these types contain one or more element
1661 types which may be a primitive type, or another derived type. For
1662 example, it is possible to have a two dimensional array, using an array
1663 as the element type of another array.
1664
1665 .. _t_aggregate:
1666
1667 Aggregate Types
1668 ^^^^^^^^^^^^^^^
1669
1670 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
1671 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
1672 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
1673 aggregate types.
1674
1675 .. _t_array:
1676
1677 Array Type
1678 ^^^^^^^^^^
1679
1680 Overview:
1681 """""""""
1682
1683 The array type is a very simple derived type that arranges elements
1684 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
1685 elements) and an underlying data type.
1686
1687 Syntax:
1688 """""""
1689
1690 ::
1691
1692       [<# elements> x <elementtype>]
1693
1694 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
1695 be any type with a size.
1696
1697 Examples:
1698 """""""""
1699
1700 +------------------+--------------------------------------+
1701 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
1702 +------------------+--------------------------------------+
1703 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
1704 +------------------+--------------------------------------+
1705 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
1706 +------------------+--------------------------------------+
1707
1708 Here are some examples of multidimensional arrays:
1709
1710 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1711 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
1712 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1713 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
1714 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1715 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
1716 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
1717
1718 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
1719 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
1720 bounds of an allocated object in some cases). This means that
1721 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
1722 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
1723 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
1724 example.
1725
1726 .. _t_function:
1727
1728 Function Type
1729 ^^^^^^^^^^^^^
1730
1731 Overview:
1732 """""""""
1733
1734 The function type can be thought of as a function signature. It consists
1735 of a return type and a list of formal parameter types. The return type
1736 of a function type is a first class type or a void type.
1737
1738 Syntax:
1739 """""""
1740
1741 ::
1742
1743       <returntype> (<parameter list>)
1744
1745 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1746 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``,
1747 which indicates that the function takes a variable number of arguments.
1748 Variable argument functions can access their arguments with the
1749 :ref:`variable argument handling intrinsic <int_varargs>` functions.
1750 '``<returntype>``' is any type except :ref:`label <t_label>`.
1751
1752 Examples:
1753 """""""""
1754
1755 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1756 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1757 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1758 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1759 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1760 | ``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. |
1761 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1762 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1763 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1764
1765 .. _t_struct:
1766
1767 Structure Type
1768 ^^^^^^^^^^^^^^
1769
1770 Overview:
1771 """""""""
1772
1773 The structure type is used to represent a collection of data members
1774 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
1775 a size.
1776
1777 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
1778 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
1779 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
1780 '``insertvalue``' instructions.
1781
1782 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
1783 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
1784 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
1785 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
1786 required to match what the underlying code generator expects.
1787
1788 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
1789 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
1790 identified types are always defined at the top level with a name.
1791 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
1792 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
1793 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
1794
1795 Syntax:
1796 """""""
1797
1798 ::
1799
1800       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
1801       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
1802
1803 Examples:
1804 """""""""
1805
1806 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1807 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
1808 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1809 | ``{ 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``.  |
1810 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1811 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
1812 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1813
1814 .. _t_opaque:
1815
1816 Opaque Structure Types
1817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1818
1819 Overview:
1820 """""""""
1821
1822 Opaque structure types are used to represent named structure types that
1823 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
1824 notion of a forward declared structure.
1825
1826 Syntax:
1827 """""""
1828
1829 ::
1830
1831       %X = type opaque
1832       %52 = type opaque
1833
1834 Examples:
1835 """""""""
1836
1837 +--------------+-------------------+
1838 | ``opaque``   | An opaque type.   |
1839 +--------------+-------------------+
1840
1841 .. _t_pointer:
1842
1843 Pointer Type
1844 ^^^^^^^^^^^^
1845
1846 Overview:
1847 """""""""
1848
1849 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
1850 commonly used to reference objects in memory.
1851
1852 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
1853 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
1854 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
1855 are target-specific.
1856
1857 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
1858 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
1859
1860 Syntax:
1861 """""""
1862
1863 ::
1864
1865       <type> *
1866
1867 Examples:
1868 """""""""
1869
1870 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1871 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
1872 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1873 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
1874 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1875 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
1876 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1877
1878 .. _t_vector:
1879
1880 Vector Type
1881 ^^^^^^^^^^^
1882
1883 Overview:
1884 """""""""
1885
1886 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
1887 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
1888 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
1889 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
1890 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
1891
1892 Syntax:
1893 """""""
1894
1895 ::
1896
1897       < <# elements> x <elementtype> >
1898
1899 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
1900 elementtype may be any integer or floating point type, or a pointer to
1901 these types. Vectors of size zero are not allowed.
1902
1903 Examples:
1904 """""""""
1905
1906 +-------------------+--------------------------------------------------+
1907 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
1908 +-------------------+--------------------------------------------------+
1909 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
1910 +-------------------+--------------------------------------------------+
1911 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
1912 +-------------------+--------------------------------------------------+
1913 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
1914 +-------------------+--------------------------------------------------+
1915
1916 Constants
1917 =========
1918
1919 LLVM has several different basic types of constants. This section
1920 describes them all and their syntax.
1921
1922 Simple Constants
1923 ----------------
1924
1925 **Boolean constants**
1926     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
1927     of the ``i1`` type.
1928 **Integer constants**
1929     Standard integers (such as '4') are constants of the
1930     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
1931     integer types.
1932 **Floating point constants**
1933     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
1934     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
1935     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
1936     decimal value of a floating-point constant. For example, the
1937     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
1938     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
1939     point <t_floating>` type.
1940 **Null pointer constants**
1941     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
1942     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
1943
1944 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
1945 floating point constants. For example, the form
1946 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
1947 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
1948 constants are required (and the only time that they are generated by the
1949 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
1950 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
1951 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
1952 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
1953 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
1954
1955 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
1956 double are represented using the 16-digit form shown above (which
1957 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
1958 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
1959 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
1960 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
1961 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
1962 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
1963 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
1964 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
1965 will only work if they match the long double format on your target.
1966 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
1967 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
1968 (sign bit at the left).
1969
1970 There are no constants of type x86mmx.
1971
1972 .. _complexconstants:
1973
1974 Complex Constants
1975 -----------------
1976
1977 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
1978 constants and smaller complex constants.
1979
1980 **Structure constants**
1981     Structure constants are represented with notation similar to
1982     structure type definitions (a comma separated list of elements,
1983     surrounded by braces (``{}``)). For example:
1984     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
1985     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
1986     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
1987     must match those specified by the type.
1988 **Array constants**
1989     Array constants are represented with notation similar to array type
1990     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1991     square brackets (``[]``)). For example:
1992     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
1993     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
1994     match those specified by the type.
1995 **Vector constants**
1996     Vector constants are represented with notation similar to vector
1997     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
1998     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
1999     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2000     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2001     elements must match those specified by the type.
2002 **Zero initialization**
2003     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2004     value to zero of *any* type, including scalar and
2005     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2006     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2007     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2008 **Metadata node**
2009     A metadata node is a structure-like constant with :ref:`metadata
2010     type <t_metadata>`. For example:
2011     "``metadata !{ i32 0, metadata !"test" }``". Unlike other
2012     constants that are meant to be interpreted as part of the
2013     instruction stream, metadata is a place to attach additional
2014     information such as debug info.
2015
2016 Global Variable and Function Addresses
2017 --------------------------------------
2018
2019 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2020 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2021 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2022 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2023 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2024 file:
2025
2026 .. code-block:: llvm
2027
2028     @X = global i32 17
2029     @Y = global i32 42
2030     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2031
2032 .. _undefvalues:
2033
2034 Undefined Values
2035 ----------------
2036
2037 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2038 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2039 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2040 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2041
2042 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2043 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2044 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2045 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2046
2047 .. code-block:: llvm
2048
2049       %A = add %X, undef
2050       %B = sub %X, undef
2051       %C = xor %X, undef
2052     Safe:
2053       %A = undef
2054       %B = undef
2055       %C = undef
2056
2057 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2058 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2059
2060 .. code-block:: llvm
2061
2062       %A = or %X, undef
2063       %B = and %X, undef
2064     Safe:
2065       %A = -1
2066       %B = 0
2067     Unsafe:
2068       %A = undef
2069       %B = undef
2070
2071 These logical operations have bits that are not always affected by the
2072 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2073 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2074 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2075 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2076 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2077 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2078 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2079 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2080
2081 .. code-block:: llvm
2082
2083       %A = select undef, %X, %Y
2084       %B = select undef, 42, %Y
2085       %C = select %X, %Y, undef
2086     Safe:
2087       %A = %X     (or %Y)
2088       %B = 42     (or %Y)
2089       %C = %Y
2090     Unsafe:
2091       %A = undef
2092       %B = undef
2093       %C = undef
2094
2095 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2096 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2097 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2098 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2099 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2100 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2101 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2102
2103 .. code-block:: llvm
2104
2105       %A = xor undef, undef
2106
2107       %B = undef
2108       %C = xor %B, %B
2109
2110       %D = undef
2111       %E = icmp lt %D, 4
2112       %F = icmp gte %D, 4
2113
2114     Safe:
2115       %A = undef
2116       %B = undef
2117       %C = undef
2118       %D = undef
2119       %E = undef
2120       %F = undef
2121
2122 This example points out that two '``undef``' operands are not
2123 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2124 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2125 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2126 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2127 its value over its "live range". This is true because the variable
2128 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2129 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2130 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2131 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2132 uses with" concept would not hold.
2133
2134 .. code-block:: llvm
2135
2136       %A = fdiv undef, %X
2137       %B = fdiv %X, undef
2138     Safe:
2139       %A = undef
2140     b: unreachable
2141
2142 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2143 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2144 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2145 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2146 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2147 However, in the second example, we can make a more aggressive
2148 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2149 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2150 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2151 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2152 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2153 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2154
2155 .. code-block:: llvm
2156
2157     a:  store undef -> %X
2158     b:  store %X -> undef
2159     Safe:
2160     a: <deleted>
2161     b: unreachable
2162
2163 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2164 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2165 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2166 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2167 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2168
2169 .. _poisonvalues:
2170
2171 Poison Values
2172 -------------
2173
2174 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2175 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2176 which cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2177 which results in undefined behavior.
2178
2179 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2180 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2181 the ``nsw`` flag.
2182
2183 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2184
2185 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2186 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2187    their dynamic predecessor basic block.
2188 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2189    in the dynamic callers of their functions.
2190 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2191    instructions that dynamically transfer control back to them.
2192 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2193    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2194    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2195 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2196    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2197    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2198    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2199 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2200    most recent preceding instruction with externally visible side
2201    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2202    operations <volatile>`.)
2203 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2204    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2205    multiple successors and the instruction is always executed when
2206    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2207    when control is transferred to another.
2208 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2209    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2210    be different if the terminator had transferred control to a different
2211    successor.
2212 -  Dependence is transitive.
2213
2214 Poison Values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2215 with the additional affect that any instruction which has a *dependence*
2216 on a poison value has undefined behavior.
2217
2218 Here are some examples:
2219
2220 .. code-block:: llvm
2221
2222     entry:
2223       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2224       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2225       %poison_yet_again = getelementptr i32* @h, i32 %still_poison
2226       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2227
2228       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2229       %poison2 = load i32* @g              ; Poison value loaded back from memory.
2230
2231       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2232
2233       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2234       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2235       %poison3 = load i16* %narrowaddr     ; Returns a poison value.
2236       %poison4 = load i64* %wideaddr       ; Returns a poison value.
2237
2238       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2239       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2240
2241     true:
2242       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2243                                            ; it has undefined behavior.
2244       br label %end
2245
2246     end:
2247       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2248                                            ; Both edges into this PHI are
2249                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2250                                            ; always results in a poison value.
2251
2252       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2253                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2254                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2255
2256       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2257                                            ; The same branch again, but this time the
2258                                            ; true block doesn't have side effects.
2259
2260     second_true:
2261       ; No side effects!
2262       ret void
2263
2264     second_end:
2265       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2266                                            ; on the store in %end. Also, it is
2267                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2268                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2269                                            ; behavior in this example).
2270
2271 .. _blockaddress:
2272
2273 Addresses of Basic Blocks
2274 -------------------------
2275
2276 ``blockaddress(@function, %block)``
2277
2278 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2279 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2280 Taking the address of the entry block is illegal.
2281
2282 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2283 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2284 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2285 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2286 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2287 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2288 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2289 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2290 instruction.
2291
2292 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2293 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2294
2295 .. _constantexprs:
2296
2297 Constant Expressions
2298 --------------------
2299
2300 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2301 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2302 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2303 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2304 The following is the syntax for constant expressions:
2305
2306 ``trunc (CST to TYPE)``
2307     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2308     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2309 ``zext (CST to TYPE)``
2310     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2311     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2312 ``sext (CST to TYPE)``
2313     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2314     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2315 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2316     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2317     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2318     must be floating point.
2319 ``fpext (CST to TYPE)``
2320     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2321     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2322     floating point.
2323 ``fptoui (CST to TYPE)``
2324     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2325     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2326     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2327     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2328     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2329 ``fptosi (CST to TYPE)``
2330     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2331     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2332     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2333     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2334     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2335 ``uitofp (CST to TYPE)``
2336     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2337     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2338     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2339     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2340     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2341 ``sitofp (CST to TYPE)``
2342     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2343     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2344     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2345     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2346     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2347 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2348     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2349     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2350     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2351     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2352 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2353     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2354     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2355     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2356     This one is *really* dangerous!
2357 ``bitcast (CST to TYPE)``
2358     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2359     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2360     instruction <i_bitcast>`.
2361 ``getelementptr (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2362     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2363     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2364     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2365     required to make sense for the type of "CSTPTR".
2366 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2367     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2368 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2369     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2370 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2371     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2372 ``extractelement (VAL, IDX)``
2373     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2374     constants.
2375 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2376     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2377     constants.
2378 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2379     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2380     constants.
2381 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2382     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2383     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2384     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2385     least one index value must be specified.
2386 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2387     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2388     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2389     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2390     value must be specified.
2391 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2392     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2393     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2394     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2395     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2396     operations on floating point values are allowed).
2397
2398 Other Values
2399 ============
2400
2401 .. _inlineasmexprs:
2402
2403 Inline Assembler Expressions
2404 ----------------------------
2405
2406 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2407 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This
2408 value represents the inline assembler as a string (containing the
2409 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a
2410 string), a flag that indicates whether or not the inline asm expression
2411 has side effects, and a flag indicating whether the function containing
2412 the asm needs to align its stack conservatively. An example inline
2413 assembler expression is:
2414
2415 .. code-block:: llvm
2416
2417     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2418
2419 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2420 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2421 Thus, typically we have:
2422
2423 .. code-block:: llvm
2424
2425     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2426
2427 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2428 marked as having side effects. This is done through the use of the
2429 '``sideeffect``' keyword, like so:
2430
2431 .. code-block:: llvm
2432
2433     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2434
2435 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2436 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2437 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2438 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2439 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2440 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2441
2442 .. code-block:: llvm
2443
2444     call void asm alignstack "eieio", ""()
2445
2446 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2447 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2448 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2449 the only supported dialects. An example is:
2450
2451 .. code-block:: llvm
2452
2453     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2454
2455 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2456 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2457 keyword last.
2458
2459 Inline Asm Metadata
2460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2461
2462 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
2463 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
2464 integers. If present, the code generator will use the integer as the
2465 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
2466 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
2467 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
2468 it. For example:
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
2473     ...
2474     !42 = !{ i32 1234567 }
2475
2476 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
2477 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
2478 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
2479 occurs on.
2480
2481 .. _metadata:
2482
2483 Metadata Nodes and Metadata Strings
2484 -----------------------------------
2485
2486 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
2487 that can convey extra information about the code to the optimizers and
2488 code generator. One example application of metadata is source-level
2489 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
2490 All metadata has the ``metadata`` type and is identified in syntax by a
2491 preceding exclamation point ('``!``').
2492
2493 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
2494 contain any character by escaping non-printable characters with
2495 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
2496 "``!"test\00"``".
2497
2498 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
2499 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
2500 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
2501 their operand. For example:
2502
2503 .. code-block:: llvm
2504
2505     !{ metadata !"test\00", i32 10}
2506
2507 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
2508 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
2509 example:
2510
2511 .. code-block:: llvm
2512
2513     !foo =  metadata !{!4, !3}
2514
2515 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
2516 function is using two metadata arguments:
2517
2518 .. code-block:: llvm
2519
2520     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
2521
2522 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
2523 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
2524
2525 .. code-block:: llvm
2526
2527     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
2528
2529 More information about specific metadata nodes recognized by the
2530 optimizers and code generator is found below.
2531
2532 '``tbaa``' Metadata
2533 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2534
2535 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
2536 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
2537 describe a type system of a higher level language. This can be used to
2538 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
2539 custom alias analysis behavior for other languages.
2540
2541 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
2542 to three fields, e.g.:
2543
2544 .. code-block:: llvm
2545
2546     !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
2547     !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
2548     !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
2549     !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
2550
2551 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
2552 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
2553 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
2554 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
2555 common names.
2556
2557 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
2558 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
2559 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
2560 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
2561 from multiple front-ends is handled conservatively.
2562
2563 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
2564 indicates that the type is "constant" (meaning
2565 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
2566 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
2567
2568 '``tbaa.struct``' Metadata
2569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2570
2571 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
2572 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
2573 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
2574 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
2575 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
2576 of the aggregate.
2577
2578 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
2579 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
2580
2581 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
2582 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
2583 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
2584 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
2585 its tbaa tag. e.g.:
2586
2587 .. code-block:: llvm
2588
2589     !4 = metadata !{ i64 0, i64 4, metadata !1, i64 8, i64 4, metadata !2 }
2590
2591 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
2592 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
2593 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
2594
2595 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
2596 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
2597 does not carry useful data and need not be preserved.
2598
2599 '``fpmath``' Metadata
2600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2601
2602 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
2603 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
2604 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
2605 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
2606 it. ULP is defined as follows:
2607
2608     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
2609     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
2610     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
2611     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
2612     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
2613
2614 The metadata node shall consist of a single positive floating point
2615 number representing the maximum relative error, for example:
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619     !0 = metadata !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
2620
2621 '``range``' Metadata
2622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2623
2624 ``range`` metadata may be attached only to loads of integer types. It
2625 expresses the possible ranges the loaded value is in. The ranges are
2626 represented with a flattened list of integers. The loaded value is known
2627 to be in the union of the ranges defined by each consecutive pair. Each
2628 pair has the following properties:
2629
2630 -  The type must match the type loaded by the instruction.
2631 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
2632 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
2633 -  The range is allowed to wrap.
2634 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
2635    ``a!=b``.
2636
2637 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
2638 they must be non-contiguous.
2639
2640 Examples:
2641
2642 .. code-block:: llvm
2643
2644       %a = load i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
2645       %b = load i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
2646       %c = load i8* %z, align 1, !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
2647       %d = load i8* %z, align 1, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
2648     ...
2649     !0 = metadata !{ i8 0, i8 2 }
2650     !1 = metadata !{ i8 255, i8 2 }
2651     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
2652     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
2653
2654 '``llvm.loop``'
2655 ^^^^^^^^^^^^^^^
2656
2657 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
2658 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
2659 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
2660 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
2661 specified with the name ``llvm.loop``.
2662
2663 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
2664 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
2665 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
2666 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
2667 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
2668 constructs:
2669
2670 .. code-block:: llvm
2671
2672     !0 = metadata !{ metadata !0 }
2673     !1 = metadata !{ metadata !1 }
2674
2675 The loop identifier metadata can be used to specify additional per-loop
2676 metadata. Any operands after the first operand can be treated as user-defined
2677 metadata. For example the ``llvm.vectorizer.unroll`` metadata is understood
2678 by the loop vectorizer to indicate how many times to unroll the loop:
2679
2680 .. code-block:: llvm
2681
2682       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
2683     ...
2684     !0 = metadata !{ metadata !0, metadata !1 }
2685     !1 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 2 }
2686
2687 '``llvm.mem``'
2688 ^^^^^^^^^^^^^^^
2689
2690 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
2691 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
2692
2693 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
2694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2695
2696 For a loop to be parallel, in addition to using
2697 the ``llvm.loop`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
2698 also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
2699 marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
2700 is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
2701 the loop must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
2702 converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
2703 the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
2704 body.
2705
2706 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
2707 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
2708 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
2709
2710 .. code-block:: llvm
2711
2712    for.body:
2713      ...
2714      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2715      ...
2716      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2717      ...
2718      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
2719
2720    for.end:
2721    ...
2722    !0 = metadata !{ metadata !0 }
2723
2724 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
2725 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
2726 the loop identifier metadata node directly:
2727
2728 .. code-block:: llvm
2729
2730    outer.for.body:
2731    ...
2732
2733    inner.for.body:
2734      ...
2735      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2736      ...
2737      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2738      ...
2739      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
2740
2741    inner.for.end:
2742      ...
2743      %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2744      ...
2745      store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
2746      ...
2747      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
2748
2749    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
2750    ...
2751    !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of loop identifiers
2752    !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner loop
2753    !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer loop
2754
2755 '``llvm.vectorizer``'
2756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2757
2758 Metadata prefixed with ``llvm.vectorizer`` is used to control per-loop
2759 vectorization parameters such as vectorization factor and unroll factor.
2760
2761 ``llvm.vectorizer`` metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop``
2762 loop identification metadata.
2763
2764 '``llvm.vectorizer.unroll``' Metadata
2765 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2766
2767 This metadata instructs the loop vectorizer to unroll the specified
2768 loop exactly ``N`` times.
2769
2770 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.unroll`` and the second
2771 operand is an integer specifying the unroll factor. For example:
2772
2773 .. code-block:: llvm
2774
2775    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.unroll", i32 4 }
2776
2777 Note that setting ``llvm.vectorizer.unroll`` to 1 disables unrolling of the
2778 loop.
2779
2780 If ``llvm.vectorizer.unroll`` is set to 0 then the amount of unrolling will be
2781 determined automatically.
2782
2783 '``llvm.vectorizer.width``' Metadata
2784 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2785
2786 This metadata sets the target width of the vectorizer to ``N``. Without
2787 this metadata, the vectorizer will choose a width automatically.
2788 Regardless of this metadata, the vectorizer will only vectorize loops if
2789 it believes it is valid to do so.
2790
2791 The first operand is the string ``llvm.vectorizer.width`` and the second
2792 operand is an integer specifying the width. For example:
2793
2794 .. code-block:: llvm
2795
2796    !0 = metadata !{ metadata !"llvm.vectorizer.width", i32 4 }
2797
2798 Note that setting ``llvm.vectorizer.width`` to 1 disables vectorization of the
2799 loop.
2800
2801 If ``llvm.vectorizer.width`` is set to 0 then the width will be determined
2802 automatically.
2803
2804 Module Flags Metadata
2805 =====================
2806
2807 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
2808 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
2809 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
2810 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
2811 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
2812 look it up.
2813
2814 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
2815 Each triplet has the following form:
2816
2817 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
2818    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
2819    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
2820    described below.
2821 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
2822    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
2823    including entries with the **Require** behavior).
2824 -  The third element is the value of the flag.
2825
2826 When two (or more) modules are merged together, the resulting
2827 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
2828 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
2829 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
2830 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
2831 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
2832
2833 The following behaviors are supported:
2834
2835 .. list-table::
2836    :header-rows: 1
2837    :widths: 10 90
2838
2839    * - Value
2840      - Behavior
2841
2842    * - 1
2843      - **Error**
2844            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
2845            is that of the operands.
2846
2847    * - 2
2848      - **Warning**
2849            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
2850            operand for the flag from the first module being linked.
2851
2852    * - 3
2853      - **Require**
2854            Adds a requirement that another module flag be present and have a
2855            specified value after linking is performed. The value must be a
2856            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
2857            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
2858            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
2859            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
2860            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
2861
2862    * - 4
2863      - **Override**
2864            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
2865            other module. If both modules specify **Override**, but the values
2866            differ, an error will be emitted.
2867
2868    * - 5
2869      - **Append**
2870            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
2871
2872    * - 6
2873      - **AppendUnique**
2874            Appends the two values, which are required to be metadata
2875            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
2876            during the append operation.
2877
2878 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
2879 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
2880 value) or **Override**.
2881
2882 An example of module flags:
2883
2884 .. code-block:: llvm
2885
2886     !0 = metadata !{ i32 1, metadata !"foo", i32 1 }
2887     !1 = metadata !{ i32 4, metadata !"bar", i32 37 }
2888     !2 = metadata !{ i32 2, metadata !"qux", i32 42 }
2889     !3 = metadata !{ i32 3, metadata !"qux",
2890       metadata !{
2891         metadata !"foo", i32 1
2892       }
2893     }
2894     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
2895
2896 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
2897    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
2898    values are not equal.
2899
2900 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
2901    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
2902    '37'.
2903
2904 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
2905    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
2906    warning if their values are not equal.
2907
2908 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
2909
2910    ::
2911
2912        metadata !{ metadata !"foo", i32 1 }
2913
2914    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
2915    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
2916    performed.
2917
2918 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
2919 ----------------------------------------------------
2920
2921 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
2922 collection in a special section called "image info". The metadata
2923 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
2924 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
2925 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
2926 be merged rather than appended together.
2927
2928 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
2929 following key-value pairs:
2930
2931 .. list-table::
2932    :header-rows: 1
2933    :widths: 30 70
2934
2935    * - Key
2936      - Value
2937
2938    * - ``Objective-C Version``
2939      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
2940
2941    * - ``Objective-C Image Info Version``
2942      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
2943        always 0.
2944
2945    * - ``Objective-C Image Info Section``
2946      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
2947        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
2948        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
2949        Objective-C ABI version 2.
2950
2951    * - ``Objective-C Garbage Collection``
2952      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
2953        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
2954        collection supported.
2955
2956    * - ``Objective-C GC Only``
2957      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
2958        If present, its value must be 6. This flag requires that the
2959        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
2960
2961 Some important flag interactions:
2962
2963 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
2964    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
2965    2, then the resulting module has the
2966    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
2967 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
2968    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
2969
2970 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
2971 --------------------------------------------
2972
2973 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
2974 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
2975 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
2976 these automatically be transmitted to the linker via object files.
2977
2978 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
2979 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
2980 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
2981 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
2982 list of metadata strings defining linker options.
2983
2984 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
2985 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
2986 framework::
2987
2988     !0 = metadata !{ i32 6, metadata !"Linker Options",
2989        metadata !{
2990           metadata !{ metadata !"-lz" },
2991           metadata !{ metadata !"-framework", metadata !"Cocoa" } } }
2992     !llvm.module.flags = !{ !0 }
2993
2994 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
2995 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
2996 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
2997 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
2998 assembly writer or object file emitter.
2999
3000 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
3001 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
3002 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
3003
3004 .. _intrinsicglobalvariables:
3005
3006 Intrinsic Global Variables
3007 ==========================
3008
3009 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
3010 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
3011 All globals of this sort should have a section specified as
3012 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
3013 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
3014
3015 .. _gv_llvmused:
3016
3017 The '``llvm.used``' Global Variable
3018 -----------------------------------
3019
3020 The ``@llvm.used`` global is an array which has
3021 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
3022 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
3023 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
3024 use of it is:
3025
3026 .. code-block:: llvm
3027
3028     @X = global i8 4
3029     @Y = global i32 123
3030
3031     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
3032        i8* @X,
3033        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
3034     ], section "llvm.metadata"
3035
3036 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
3037 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
3038 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
3039 a variable has internal linkage and no references other than that from the
3040 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
3041 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
3042 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
3043
3044 On some targets, the code generator must emit a directive to the
3045 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
3046 molesting the symbol.
3047
3048 .. _gv_llvmcompilerused:
3049
3050 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
3051 --------------------------------------------
3052
3053 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
3054 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
3055 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
3056 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
3057 by ``@llvm.used``.
3058
3059 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
3060 and should not be exposed to source languages.
3061
3062 .. _gv_llvmglobalctors:
3063
3064 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
3065 -------------------------------------------
3066
3067 .. code-block:: llvm
3068
3069     %0 = type { i32, void ()* }
3070     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor }]
3071
3072 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
3073 functions and associated priorities. The functions referenced by this
3074 array will be called in ascending order of priority (i.e. lowest first)
3075 when the module is loaded. The order of functions with the same priority
3076 is not defined.
3077
3078 .. _llvmglobaldtors:
3079
3080 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
3081 -------------------------------------------
3082
3083 .. code-block:: llvm
3084
3085     %0 = type { i32, void ()* }
3086     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor }]
3087
3088 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor functions
3089 and associated priorities. The functions referenced by this array will
3090 be called in descending order of priority (i.e. highest first) when the
3091 module is loaded. The order of functions with the same priority is not
3092 defined.
3093
3094 Instruction Reference
3095 =====================
3096
3097 The LLVM instruction set consists of several different classifications
3098 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
3099 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
3100 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
3101 :ref:`other instructions <otherops>`.
3102
3103 .. _terminators:
3104
3105 Terminator Instructions
3106 -----------------------
3107
3108 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
3109 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
3110 block should be executed after the current block is finished. These
3111 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
3112 control flow, not values (the one exception being the
3113 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
3114
3115 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
3116 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
3117 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
3118 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
3119
3120 .. _i_ret:
3121
3122 '``ret``' Instruction
3123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3124
3125 Syntax:
3126 """""""
3127
3128 ::
3129
3130       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
3131       ret void                 ; Return from void function
3132
3133 Overview:
3134 """""""""
3135
3136 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
3137 a value) from a function back to the caller.
3138
3139 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
3140 value and then causes control flow, and one that just causes control
3141 flow to occur.
3142
3143 Arguments:
3144 """"""""""
3145
3146 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
3147 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
3148 class <t_firstclass>`' type.
3149
3150 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
3151 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
3152 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
3153 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
3154 value.
3155
3156 Semantics:
3157 """"""""""
3158
3159 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
3160 the calling function's context. If the caller is a
3161 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
3162 instruction after the call. If the caller was an
3163 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
3164 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
3165 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
3166 value.
3167
3168 Example:
3169 """"""""
3170
3171 .. code-block:: llvm
3172
3173       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
3174       ret void                        ; Return from a void function
3175       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
3176
3177 .. _i_br:
3178
3179 '``br``' Instruction
3180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3181
3182 Syntax:
3183 """""""
3184
3185 ::
3186
3187       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
3188       br label <dest>          ; Unconditional branch
3189
3190 Overview:
3191 """""""""
3192
3193 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
3194 different basic block in the current function. There are two forms of
3195 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
3196 unconditional branch.
3197
3198 Arguments:
3199 """"""""""
3200
3201 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
3202 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
3203 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
3204
3205 Semantics:
3206 """"""""""
3207
3208 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
3209 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
3210 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
3211 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
3212
3213 Example:
3214 """"""""
3215
3216 .. code-block:: llvm
3217
3218     Test:
3219       %cond = icmp eq i32 %a, %b
3220       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
3221     IfEqual:
3222       ret i32 1
3223     IfUnequal:
3224       ret i32 0
3225
3226 .. _i_switch:
3227
3228 '``switch``' Instruction
3229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3230
3231 Syntax:
3232 """""""
3233
3234 ::
3235
3236       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
3237
3238 Overview:
3239 """""""""
3240
3241 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
3242 several different places. It is a generalization of the '``br``'
3243 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
3244 destinations.
3245
3246 Arguments:
3247 """"""""""
3248
3249 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
3250 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
3251 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
3252 is not allowed to contain duplicate constant entries.
3253
3254 Semantics:
3255 """"""""""
3256
3257 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
3258 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
3259 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
3260 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
3261 to the default destination.
3262
3263 Implementation:
3264 """""""""""""""
3265
3266 Depending on properties of the target machine and the particular
3267 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
3268 different ways. For example, it could be generated as a series of
3269 chained conditional branches or with a lookup table.
3270
3271 Example:
3272 """"""""
3273
3274 .. code-block:: llvm
3275
3276      ; Emulate a conditional br instruction
3277      %Val = zext i1 %value to i32
3278      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
3279
3280      ; Emulate an unconditional br instruction
3281      switch i32 0, label %dest [ ]
3282
3283      ; Implement a jump table:
3284      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
3285                                          i32 1, label %onone
3286                                          i32 2, label %ontwo ]
3287
3288 .. _i_indirectbr:
3289
3290 '``indirectbr``' Instruction
3291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3292
3293 Syntax:
3294 """""""
3295
3296 ::
3297
3298       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
3299
3300 Overview:
3301 """""""""
3302
3303 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
3304 label within the current function, whose address is specified by
3305 "``address``". Address must be derived from a
3306 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
3307
3308 Arguments:
3309 """"""""""
3310
3311 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
3312 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
3313 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
3314 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
3315
3316 This destination list is required so that dataflow analysis has an
3317 accurate understanding of the CFG.
3318
3319 Semantics:
3320 """"""""""
3321
3322 Control transfers to the block specified in the address argument. All
3323 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
3324 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
3325 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
3326
3327 Implementation:
3328 """""""""""""""
3329
3330 This is typically implemented with a jump through a register.
3331
3332 Example:
3333 """"""""
3334
3335 .. code-block:: llvm
3336
3337      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
3338
3339 .. _i_invoke:
3340
3341 '``invoke``' Instruction
3342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3343
3344 Syntax:
3345 """""""
3346
3347 ::
3348
3349       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
3350                     to label <normal label> unwind label <exception label>
3351
3352 Overview:
3353 """""""""
3354
3355 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
3356 function, with the possibility of control flow transfer to either the
3357 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
3358 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
3359 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
3360 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
3361 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
3362 nearest "exception" label.
3363
3364 The '``exception``' label is a `landing
3365 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
3366 '``exception``' label is required to have the
3367 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
3368 information about the behavior of the program after unwinding happens,
3369 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
3370 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
3371 instruction, so that the important information contained within the
3372 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
3373
3374 Arguments:
3375 """"""""""
3376
3377 This instruction requires several arguments:
3378
3379 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
3380    convention <callingconv>` the call should use. If none is
3381    specified, the call defaults to using C calling conventions.
3382 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
3383    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
3384    are valid here.
3385 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
3386    function value being invoked. In most cases, this is a direct
3387    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
3388    branching off an arbitrary pointer to function value.
3389 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
3390    function to be invoked.
3391 #. '``function args``': argument list whose types match the function
3392    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
3393    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
3394    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
3395    extra arguments can be specified.
3396 #. '``normal label``': the label reached when the called function
3397    executes a '``ret``' instruction.
3398 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
3399    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
3400    mechanism.
3401 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
3402    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
3403    attributes are valid here.
3404
3405 Semantics:
3406 """"""""""
3407
3408 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
3409 instruction in most regards. The primary difference is that it
3410 establishes an association with a label, which is used by the runtime
3411 library to unwind the stack.
3412
3413 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
3414 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
3415 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
3416 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
3417
3418 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
3419 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
3420 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
3421 return value is available.
3422
3423 Example:
3424 """"""""
3425
3426 .. code-block:: llvm
3427
3428       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
3429                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3430       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
3431                   unwind label %TestCleanup              ; {i32}:retval set
3432
3433 .. _i_resume:
3434
3435 '``resume``' Instruction
3436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3437
3438 Syntax:
3439 """""""
3440
3441 ::
3442
3443       resume <type> <value>
3444
3445 Overview:
3446 """""""""
3447
3448 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
3449 successors.
3450
3451 Arguments:
3452 """"""""""
3453
3454 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
3455 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
3456 function.
3457
3458 Semantics:
3459 """"""""""
3460
3461 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
3462 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
3463 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
3464
3465 Example:
3466 """"""""
3467
3468 .. code-block:: llvm
3469
3470       resume { i8*, i32 } %exn
3471
3472 .. _i_unreachable:
3473
3474 '``unreachable``' Instruction
3475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3476
3477 Syntax:
3478 """""""
3479
3480 ::
3481
3482       unreachable
3483
3484 Overview:
3485 """""""""
3486
3487 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
3488 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
3489 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
3490 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
3491
3492 Semantics:
3493 """"""""""
3494
3495 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
3496
3497 .. _binaryops:
3498
3499 Binary Operations
3500 -----------------
3501
3502 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
3503 They require two operands of the same type, execute an operation on
3504 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
3505 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
3506 result value has the same type as its operands.
3507
3508 There are several different binary operators:
3509
3510 .. _i_add:
3511
3512 '``add``' Instruction
3513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3514
3515 Syntax:
3516 """""""
3517
3518 ::
3519
3520       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3521       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3522       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3523       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3524
3525 Overview:
3526 """""""""
3527
3528 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
3529
3530 Arguments:
3531 """"""""""
3532
3533 The two arguments to the '``add``' instruction must be
3534 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3535 arguments must have identical types.
3536
3537 Semantics:
3538 """"""""""
3539
3540 The value produced is the integer sum of the two operands.
3541
3542 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
3543 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3544 the result.
3545
3546 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3547 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3548
3549 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3550 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3551 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3552 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3553
3554 Example:
3555 """"""""
3556
3557 .. code-block:: llvm
3558
3559       <result> = add i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 + %var
3560
3561 .. _i_fadd:
3562
3563 '``fadd``' Instruction
3564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3565
3566 Syntax:
3567 """""""
3568
3569 ::
3570
3571       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3572
3573 Overview:
3574 """""""""
3575
3576 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
3577
3578 Arguments:
3579 """"""""""
3580
3581 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
3582 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3583 Both arguments must have identical types.
3584
3585 Semantics:
3586 """"""""""
3587
3588 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
3589 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
3590 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
3591 optimizations:
3592
3593 Example:
3594 """"""""
3595
3596 .. code-block:: llvm
3597
3598       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 + %var
3599
3600 '``sub``' Instruction
3601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3602
3603 Syntax:
3604 """""""
3605
3606 ::
3607
3608       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3609       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3610       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3611       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3612
3613 Overview:
3614 """""""""
3615
3616 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
3617
3618 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
3619 instruction present in most other intermediate representations.
3620
3621 Arguments:
3622 """"""""""
3623
3624 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
3625 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3626 arguments must have identical types.
3627
3628 Semantics:
3629 """"""""""
3630
3631 The value produced is the integer difference of the two operands.
3632
3633 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
3634 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
3635 the result.
3636
3637 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
3638 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
3639
3640 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3641 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3642 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3643 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3644
3645 Example:
3646 """"""""
3647
3648 .. code-block:: llvm
3649
3650       <result> = sub i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 - %var
3651       <result> = sub i32 0, %val          ; yields {i32}:result = -%var
3652
3653 .. _i_fsub:
3654
3655 '``fsub``' Instruction
3656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3657
3658 Syntax:
3659 """""""
3660
3661 ::
3662
3663       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3664
3665 Overview:
3666 """""""""
3667
3668 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
3669
3670 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
3671 instruction present in most other intermediate representations.
3672
3673 Arguments:
3674 """"""""""
3675
3676 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
3677 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3678 Both arguments must have identical types.
3679
3680 Semantics:
3681 """"""""""
3682
3683 The value produced is the floating point difference of the two operands.
3684 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3685 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3686 unsafe floating point optimizations:
3687
3688 Example:
3689 """"""""
3690
3691 .. code-block:: llvm
3692
3693       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields {float}:result = 4.0 - %var
3694       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields {float}:result = -%var
3695
3696 '``mul``' Instruction
3697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3698
3699 Syntax:
3700 """""""
3701
3702 ::
3703
3704       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields {ty}:result
3705       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3706       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields {ty}:result
3707       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields {ty}:result
3708
3709 Overview:
3710 """""""""
3711
3712 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
3713
3714 Arguments:
3715 """"""""""
3716
3717 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
3718 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3719 arguments must have identical types.
3720
3721 Semantics:
3722 """"""""""
3723
3724 The value produced is the integer product of the two operands.
3725
3726 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
3727 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
3728 bit width of the result.
3729
3730 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
3731 result is the same width as the operands, this instruction returns the
3732 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
3733 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
3734 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
3735 product.
3736
3737 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
3738 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
3739 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
3740 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
3741
3742 Example:
3743 """"""""
3744
3745 .. code-block:: llvm
3746
3747       <result> = mul i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 * %var
3748
3749 .. _i_fmul:
3750
3751 '``fmul``' Instruction
3752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3753
3754 Syntax:
3755 """""""
3756
3757 ::
3758
3759       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3760
3761 Overview:
3762 """""""""
3763
3764 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
3765
3766 Arguments:
3767 """"""""""
3768
3769 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
3770 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3771 Both arguments must have identical types.
3772
3773 Semantics:
3774 """"""""""
3775
3776 The value produced is the floating point product of the two operands.
3777 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3778 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3779 unsafe floating point optimizations:
3780
3781 Example:
3782 """"""""
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 * %var
3787
3788 '``udiv``' Instruction
3789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3790
3791 Syntax:
3792 """""""
3793
3794 ::
3795
3796       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3797       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3798
3799 Overview:
3800 """""""""
3801
3802 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3803
3804 Arguments:
3805 """"""""""
3806
3807 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
3808 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3809 arguments must have identical types.
3810
3811 Semantics:
3812 """"""""""
3813
3814 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
3815
3816 Note that unsigned integer division and signed integer division are
3817 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
3818
3819 Division by zero leads to undefined behavior.
3820
3821 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
3822 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
3823 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
3824
3825 Example:
3826 """"""""
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3831
3832 '``sdiv``' Instruction
3833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3834
3835 Syntax:
3836 """""""
3837
3838 ::
3839
3840       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
3841       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3842
3843 Overview:
3844 """""""""
3845
3846 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3847
3848 Arguments:
3849 """"""""""
3850
3851 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
3852 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3853 arguments must have identical types.
3854
3855 Semantics:
3856 """"""""""
3857
3858 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
3859 rounded towards zero.
3860
3861 Note that signed integer division and unsigned integer division are
3862 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
3863
3864 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
3865 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
3866 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
3867
3868 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
3869 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
3870
3871 Example:
3872 """"""""
3873
3874 .. code-block:: llvm
3875
3876       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 / %var
3877
3878 .. _i_fdiv:
3879
3880 '``fdiv``' Instruction
3881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3882
3883 Syntax:
3884 """""""
3885
3886 ::
3887
3888       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3889
3890 Overview:
3891 """""""""
3892
3893 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
3894
3895 Arguments:
3896 """"""""""
3897
3898 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
3899 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
3900 Both arguments must have identical types.
3901
3902 Semantics:
3903 """"""""""
3904
3905 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
3906 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
3907 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
3908 unsafe floating point optimizations:
3909
3910 Example:
3911 """"""""
3912
3913 .. code-block:: llvm
3914
3915       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 / %var
3916
3917 '``urem``' Instruction
3918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3919
3920 Syntax:
3921 """""""
3922
3923 ::
3924
3925       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3926
3927 Overview:
3928 """""""""
3929
3930 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
3931 division of its two arguments.
3932
3933 Arguments:
3934 """"""""""
3935
3936 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
3937 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3938 arguments must have identical types.
3939
3940 Semantics:
3941 """"""""""
3942
3943 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
3944 This instruction always performs an unsigned division to get the
3945 remainder.
3946
3947 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
3948 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
3949
3950 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
3951
3952 Example:
3953 """"""""
3954
3955 .. code-block:: llvm
3956
3957       <result> = urem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
3958
3959 '``srem``' Instruction
3960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3961
3962 Syntax:
3963 """""""
3964
3965 ::
3966
3967       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
3968
3969 Overview:
3970 """""""""
3971
3972 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
3973 division of its two operands. This instruction can also take
3974 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
3975 must be integers.
3976
3977 Arguments:
3978 """"""""""
3979
3980 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
3981 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
3982 arguments must have identical types.
3983
3984 Semantics:
3985 """"""""""
3986
3987 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
3988 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
3989 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
3990 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
3991 difference, see `The Math
3992 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
3993 table of how this is implemented in various languages, please see
3994 `Wikipedia: modulo
3995 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
3996
3997 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
3998 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
3999
4000 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
4001 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
4002 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
4003 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
4004 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
4005 result of the division and the remainder.)
4006
4007 Example:
4008 """"""""
4009
4010 .. code-block:: llvm
4011
4012       <result> = srem i32 4, %var          ; yields {i32}:result = 4 % %var
4013
4014 .. _i_frem:
4015
4016 '``frem``' Instruction
4017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4018
4019 Syntax:
4020 """""""
4021
4022 ::
4023
4024       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4025
4026 Overview:
4027 """""""""
4028
4029 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
4030 its two operands.
4031
4032 Arguments:
4033 """"""""""
4034
4035 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
4036 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
4037 Both arguments must have identical types.
4038
4039 Semantics:
4040 """"""""""
4041
4042 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
4043 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
4044 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
4045 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
4046
4047 Example:
4048 """"""""
4049
4050 .. code-block:: llvm
4051
4052       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields {float}:result = 4.0 % %var
4053
4054 .. _bitwiseops:
4055
4056 Bitwise Binary Operations
4057 -------------------------
4058
4059 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
4060 in a program. They are generally very efficient instructions and can
4061 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
4062 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
4063 single value. The resulting value is the same type as its operands.
4064
4065 '``shl``' Instruction
4066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4067
4068 Syntax:
4069 """""""
4070
4071 ::
4072
4073       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields {ty}:result
4074       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4075       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields {ty}:result
4076       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4077
4078 Overview:
4079 """""""""
4080
4081 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
4082 a specified number of bits.
4083
4084 Arguments:
4085 """"""""""
4086
4087 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
4088 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4089 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4090
4091 Semantics:
4092 """"""""""
4093
4094 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
4095 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
4096 dynamically) negative or equal to or larger than the number of bits in
4097 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
4098 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
4099 in ``op2``.
4100
4101 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4102 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
4103 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
4104 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
4105 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
4106 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
4107 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
4108
4109 Example:
4110 """"""""
4111
4112 .. code-block:: llvm
4113
4114       <result> = shl i32 4, %var   ; yields {i32}: 4 << %var
4115       <result> = shl i32 4, 2      ; yields {i32}: 16
4116       <result> = shl i32 1, 10     ; yields {i32}: 1024
4117       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
4118       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
4119
4120 '``lshr``' Instruction
4121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4122
4123 Syntax:
4124 """""""
4125
4126 ::
4127
4128       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4129       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4130
4131 Overview:
4132 """""""""
4133
4134 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
4135 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
4136
4137 Arguments:
4138 """"""""""
4139
4140 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
4141 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4142 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4143
4144 Semantics:
4145 """"""""""
4146
4147 This instruction always performs a logical shift right operation. The
4148 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
4149 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4150 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4151 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4152 corresponding shift amount in ``op2``.
4153
4154 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
4155 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4156 non-zero.
4157
4158 Example:
4159 """"""""
4160
4161 .. code-block:: llvm
4162
4163       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4164       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4165       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4166       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = 0x7F
4167       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
4168       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
4169
4170 '``ashr``' Instruction
4171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4172
4173 Syntax:
4174 """""""
4175
4176 ::
4177
4178       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields {ty}:result
4179       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4180
4181 Overview:
4182 """""""""
4183
4184 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
4185 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
4186 extension.
4187
4188 Arguments:
4189 """"""""""
4190
4191 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
4192 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
4193 '``op2``' is treated as an unsigned value.
4194
4195 Semantics:
4196 """"""""""
4197
4198 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
4199 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
4200 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
4201 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
4202 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
4203 corresponding shift amount in ``op2``.
4204
4205 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
4206 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
4207 non-zero.
4208
4209 Example:
4210 """"""""
4211
4212 .. code-block:: llvm
4213
4214       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields {i32}:result = 2
4215       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields {i32}:result = 1
4216       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields {i8}:result = 0
4217       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields {i8}:result = -1
4218       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
4219       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
4220
4221 '``and``' Instruction
4222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4223
4224 Syntax:
4225 """""""
4226
4227 ::
4228
4229       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4230
4231 Overview:
4232 """""""""
4233
4234 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
4235 operands.
4236
4237 Arguments:
4238 """"""""""
4239
4240 The two arguments to the '``and``' instruction must be
4241 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4242 arguments must have identical types.
4243
4244 Semantics:
4245 """"""""""
4246
4247 The truth table used for the '``and``' instruction is:
4248
4249 +-----+-----+-----+
4250 | In0 | In1 | Out |
4251 +-----+-----+-----+
4252 |   0 |   0 |   0 |
4253 +-----+-----+-----+
4254 |   0 |   1 |   0 |
4255 +-----+-----+-----+
4256 |   1 |   0 |   0 |
4257 +-----+-----+-----+
4258 |   1 |   1 |   1 |
4259 +-----+-----+-----+
4260
4261 Example:
4262 """"""""
4263
4264 .. code-block:: llvm
4265
4266       <result> = and i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 & %var
4267       <result> = and i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 8
4268       <result> = and i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 0
4269
4270 '``or``' Instruction
4271 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4272
4273 Syntax:
4274 """""""
4275
4276 ::
4277
4278       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4279
4280 Overview:
4281 """""""""
4282
4283 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
4284 two operands.
4285
4286 Arguments:
4287 """"""""""
4288
4289 The two arguments to the '``or``' instruction must be
4290 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4291 arguments must have identical types.
4292
4293 Semantics:
4294 """"""""""
4295
4296 The truth table used for the '``or``' instruction is:
4297
4298 +-----+-----+-----+
4299 | In0 | In1 | Out |
4300 +-----+-----+-----+
4301 |   0 |   0 |   0 |
4302 +-----+-----+-----+
4303 |   0 |   1 |   1 |
4304 +-----+-----+-----+
4305 |   1 |   0 |   1 |
4306 +-----+-----+-----+
4307 |   1 |   1 |   1 |
4308 +-----+-----+-----+
4309
4310 Example:
4311 """"""""
4312
4313 ::
4314
4315       <result> = or i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 | %var
4316       <result> = or i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 47
4317       <result> = or i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4318
4319 '``xor``' Instruction
4320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4321
4322 Syntax:
4323 """""""
4324
4325 ::
4326
4327       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields {ty}:result
4328
4329 Overview:
4330 """""""""
4331
4332 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
4333 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
4334 complement" operation, which is the "~" operator in C.
4335
4336 Arguments:
4337 """"""""""
4338
4339 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
4340 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
4341 arguments must have identical types.
4342
4343 Semantics:
4344 """"""""""
4345
4346 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
4347
4348 +-----+-----+-----+
4349 | In0 | In1 | Out |
4350 +-----+-----+-----+
4351 |   0 |   0 |   0 |
4352 +-----+-----+-----+
4353 |   0 |   1 |   1 |
4354 +-----+-----+-----+
4355 |   1 |   0 |   1 |
4356 +-----+-----+-----+
4357 |   1 |   1 |   0 |
4358 +-----+-----+-----+
4359
4360 Example:
4361 """"""""
4362
4363 .. code-block:: llvm
4364
4365       <result> = xor i32 4, %var         ; yields {i32}:result = 4 ^ %var
4366       <result> = xor i32 15, 40          ; yields {i32}:result = 39
4367       <result> = xor i32 4, 8            ; yields {i32}:result = 12
4368       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields {i32}:result = ~%V
4369
4370 Vector Operations
4371 -----------------
4372
4373 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
4374 target-independent manner. These instructions cover the element-access
4375 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
4376 While LLVM does directly support these vector operations, many
4377 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
4378 take full advantage of a specific target.
4379
4380 .. _i_extractelement:
4381
4382 '``extractelement``' Instruction
4383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4384
4385 Syntax:
4386 """""""
4387
4388 ::
4389
4390       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, i32 <idx>    ; yields <ty>
4391
4392 Overview:
4393 """""""""
4394
4395 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
4396 from a vector at a specified index.
4397
4398 Arguments:
4399 """"""""""
4400
4401 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
4402 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
4403 the position from which to extract the element. The index may be a
4404 variable.
4405
4406 Semantics:
4407 """"""""""
4408
4409 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
4410 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
4411 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
4412
4413 Example:
4414 """"""""
4415
4416 .. code-block:: llvm
4417
4418       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
4419
4420 .. _i_insertelement:
4421
4422 '``insertelement``' Instruction
4423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4424
4425 Syntax:
4426 """""""
4427
4428 ::
4429
4430       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, i32 <idx>    ; yields <n x <ty>>
4431
4432 Overview:
4433 """""""""
4434
4435 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
4436 vector at a specified index.
4437
4438 Arguments:
4439 """"""""""
4440
4441 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
4442 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
4443 type must equal the element type of the first operand. The third operand
4444 is an index indicating the position at which to insert the value. The
4445 index may be a variable.
4446
4447 Semantics:
4448 """"""""""
4449
4450 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
4451 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
4452 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
4453 undefined.
4454
4455 Example:
4456 """"""""
4457
4458 .. code-block:: llvm
4459
4460       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
4461
4462 .. _i_shufflevector:
4463
4464 '``shufflevector``' Instruction
4465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4466
4467 Syntax:
4468 """""""
4469
4470 ::
4471
4472       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
4473
4474 Overview:
4475 """""""""
4476
4477 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
4478 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
4479 the input and length that is the same as the shuffle mask.
4480
4481 Arguments:
4482 """"""""""
4483
4484 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
4485 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
4486 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
4487 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
4488 same as the element type of the first two operands.
4489
4490 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
4491 constant integer or undef values.
4492
4493 Semantics:
4494 """"""""""
4495
4496 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
4497 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
4498 element of the result vector, which element of the two input vectors the
4499 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
4500 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
4501 only one vector.
4502
4503 Example:
4504 """"""""
4505
4506 .. code-block:: llvm
4507
4508       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4509                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
4510       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
4511                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
4512       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
4513                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
4514       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
4515                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
4516
4517 Aggregate Operations
4518 --------------------
4519
4520 LLVM supports several instructions for working with
4521 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
4522
4523 .. _i_extractvalue:
4524
4525 '``extractvalue``' Instruction
4526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4527
4528 Syntax:
4529 """""""
4530
4531 ::
4532
4533       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
4534
4535 Overview:
4536 """""""""
4537
4538 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
4539 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4540
4541 Arguments:
4542 """"""""""
4543
4544 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
4545 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
4546 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
4547 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
4548
4549 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
4550
4551 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
4552    omitted and assumed to be zero.
4553 -  At least one index must be specified.
4554 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
4555
4556 Semantics:
4557 """"""""""
4558
4559 The result is the value at the position in the aggregate specified by
4560 the index operands.
4561
4562 Example:
4563 """"""""
4564
4565 .. code-block:: llvm
4566
4567       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
4568
4569 .. _i_insertvalue:
4570
4571 '``insertvalue``' Instruction
4572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4573
4574 Syntax:
4575 """""""
4576
4577 ::
4578
4579       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
4580
4581 Overview:
4582 """""""""
4583
4584 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
4585 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
4586
4587 Arguments:
4588 """"""""""
4589
4590 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
4591 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
4592 a first-class value to insert. The following operands are constant
4593 indices indicating the position at which to insert the value in a
4594 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
4595 to insert must have the same type as the value identified by the
4596 indices.
4597
4598 Semantics:
4599 """"""""""
4600
4601 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
4602 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
4603 indices is that of ``elt``.
4604
4605 Example:
4606 """"""""
4607
4608 .. code-block:: llvm
4609
4610       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
4611       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
4612       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} %agg1, float %val, 1, 0    ; yields {i32 1, float %val}
4613
4614 .. _memoryops:
4615
4616 Memory Access and Addressing Operations
4617 ---------------------------------------
4618
4619 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
4620 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
4621 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
4622 memory in LLVM.
4623
4624 .. _i_alloca:
4625
4626 '``alloca``' Instruction
4627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4628
4629 Syntax:
4630 """""""
4631
4632 ::
4633
4634       <result> = alloca <type>[, <ty> <NumElements>][, align <alignment>]     ; yields {type*}:result
4635
4636 Overview:
4637 """""""""
4638
4639 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
4640 currently executing function, to be automatically released when this
4641 function returns to its caller. The object is always allocated in the
4642 generic address space (address space zero).
4643
4644 Arguments:
4645 """"""""""
4646
4647 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
4648 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
4649 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
4650 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
4651 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
4652 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. If not
4653 specified, or if zero, the target can choose to align the allocation on
4654 any convenient boundary compatible with the type.
4655
4656 '``type``' may be any sized type.
4657
4658 Semantics:
4659 """"""""""
4660
4661 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
4662 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
4663 memory is automatically released when the function returns. The
4664 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
4665 variables that must have an address available. When the function returns
4666 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
4667 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
4668 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
4669 is not specified.
4670
4671 Example:
4672 """"""""
4673
4674 .. code-block:: llvm
4675
4676       %ptr = alloca i32                             ; yields {i32*}:ptr
4677       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields {i32*}:ptr
4678       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields {i32*}:ptr
4679       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields {i32*}:ptr
4680
4681 .. _i_load:
4682
4683 '``load``' Instruction
4684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4685
4686 Syntax:
4687 """""""
4688
4689 ::
4690
4691       <result> = load [volatile] <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>]
4692       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
4693       !<index> = !{ i32 1 }
4694
4695 Overview:
4696 """""""""
4697
4698 The '``load``' instruction is used to read from memory.
4699
4700 Arguments:
4701 """"""""""
4702
4703 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
4704 from which to load. The pointer must point to a :ref:`first
4705 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
4706 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4707 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
4708 operations <volatile>`.
4709
4710 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4711 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4712 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
4713 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4714 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4715 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4716 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4717 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
4718 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
4719 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
4720 any defined semantics for atomic loads.
4721
4722 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4723 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4724 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4725 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4726 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4727 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
4728 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe.
4729
4730 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
4731 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
4732 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
4733 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
4734 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
4735 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
4736 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
4737
4738 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
4739 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
4740 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
4741 instruction tells the optimizer and code generator that this load
4742 address points to memory which does not change value during program
4743 execution. The optimizer may then move this load around, for example, by
4744 hoisting it out of loops using loop invariant code motion.
4745
4746 Semantics:
4747 """"""""""
4748
4749 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
4750 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
4751 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4752 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
4753 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4754 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
4755 written using a store of the same type.
4756
4757 Examples:
4758 """""""""
4759
4760 .. code-block:: llvm
4761
4762       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4763       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4764       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4765
4766 .. _i_store:
4767
4768 '``store``' Instruction
4769 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4770
4771 Syntax:
4772 """""""
4773
4774 ::
4775
4776       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields {void}
4777       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields {void}
4778
4779 Overview:
4780 """""""""
4781
4782 The '``store``' instruction is used to write to memory.
4783
4784 Arguments:
4785 """"""""""
4786
4787 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
4788 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
4789 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
4790 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
4791 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
4792 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
4793 operations <volatile>`.
4794
4795 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
4796 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
4797 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
4798 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
4799 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
4800 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
4801 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
4802 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
4803 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
4804 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
4805 have any defined semantics for atomic stores.
4806
4807 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
4808 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
4809 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
4810 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
4811 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
4812 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
4813 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
4814 safe.
4815
4816 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
4817 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
4818 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
4819 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
4820 be reused in the cache. The code generator may select special
4821 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
4822 x86.
4823
4824 Semantics:
4825 """"""""""
4826
4827 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
4828 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
4829 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
4830 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
4831 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
4832 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
4833 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
4834 belong to the type, but they will typically be overwritten.
4835
4836 Example:
4837 """"""""
4838
4839 .. code-block:: llvm
4840
4841       %ptr = alloca i32                               ; yields {i32*}:ptr
4842       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields {void}
4843       %val = load i32* %ptr                           ; yields {i32}:val = i32 3
4844
4845 .. _i_fence:
4846
4847 '``fence``' Instruction
4848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4849
4850 Syntax:
4851 """""""
4852
4853 ::
4854
4855       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields {void}
4856
4857 Overview:
4858 """""""""
4859
4860 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
4861 between operations.
4862
4863 Arguments:
4864 """"""""""
4865
4866 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
4867 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
4868 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
4869
4870 Semantics:
4871 """"""""""
4872
4873 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
4874 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
4875 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
4876 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
4877 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
4878 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
4879 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
4880 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
4881 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
4882 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
4883 *happens-before* edge.
4884
4885 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
4886 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
4887 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
4888
4889 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
4890 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
4891 (This is useful for interacting with signal handlers.)
4892
4893 Example:
4894 """"""""
4895
4896 .. code-block:: llvm
4897
4898       fence acquire                          ; yields {void}
4899       fence singlethread seq_cst             ; yields {void}
4900
4901 .. _i_cmpxchg:
4902
4903 '``cmpxchg``' Instruction
4904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4905
4906 Syntax:
4907 """""""
4908
4909 ::
4910
4911       cmpxchg [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <ordering>  ; yields {ty}
4912
4913 Overview:
4914 """""""""
4915
4916 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
4917 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
4918 equal, it stores a new value into the memory.
4919
4920 Arguments:
4921 """"""""""
4922
4923 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
4924 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
4925 address, and a new value to place at that address if the compared values
4926 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
4927 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
4928 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
4929 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
4930 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
4931 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
4932 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
4933
4934 The :ref:`ordering <ordering>` argument specifies how this ``cmpxchg``
4935 synchronizes with other atomic operations.
4936
4937 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
4938 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
4939 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
4940 respect to all other code in the system.
4941
4942 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
4943 equal to the size in memory of the operand.
4944
4945 Semantics:
4946 """"""""""
4947
4948 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
4949 operand is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the
4950 equal, '``<new>``' is written. The original value at the location is
4951 returned.
4952
4953 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose
4954 of identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an
4955 atomic load with an ordering parameter determined by dropping any
4956 ``release`` part of the ``cmpxchg``'s ordering.
4957
4958 Example:
4959 """"""""
4960
4961 .. code-block:: llvm
4962
4963     entry:
4964       %orig = atomic load i32* %ptr unordered                   ; yields {i32}
4965       br label %loop
4966
4967     loop:
4968       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
4969       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
4970       %old = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared          ; yields {i32}
4971       %success = icmp eq i32 %cmp, %old
4972       br i1 %success, label %done, label %loop
4973
4974     done:
4975       ...
4976
4977 .. _i_atomicrmw:
4978
4979 '``atomicrmw``' Instruction
4980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4981
4982 Syntax:
4983 """""""
4984
4985 ::
4986
4987       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields {ty}
4988
4989 Overview:
4990 """""""""
4991
4992 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
4993
4994 Arguments:
4995 """"""""""
4996
4997 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
4998 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
4999 operation. The operation must be one of the following keywords:
5000
5001 -  xchg
5002 -  add
5003 -  sub
5004 -  and
5005 -  nand
5006 -  or
5007 -  xor
5008 -  max
5009 -  min
5010 -  umax
5011 -  umin
5012
5013 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
5014 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
5015 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
5016 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
5017 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
5018 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
5019 operations <volatile>`.
5020
5021 Semantics:
5022 """"""""""
5023
5024 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
5025 operand are atomically read, modified, and written back. The original
5026 value at the location is returned. The modification is specified by the
5027 operation argument:
5028
5029 -  xchg: ``*ptr = val``
5030 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
5031 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
5032 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
5033 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
5034 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
5035 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
5036 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5037 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
5038 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5039    comparison)
5040 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
5041    comparison)
5042
5043 Example:
5044 """"""""
5045
5046 .. code-block:: llvm
5047
5048       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields {i32}
5049
5050 .. _i_getelementptr:
5051
5052 '``getelementptr``' Instruction
5053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5054
5055 Syntax:
5056 """""""
5057
5058 ::
5059
5060       <result> = getelementptr <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5061       <result> = getelementptr inbounds <pty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
5062       <result> = getelementptr <ptr vector> ptrval, <vector index type> idx
5063
5064 Overview:
5065 """""""""
5066
5067 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
5068 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
5069 address calculation only and does not access memory.
5070
5071 Arguments:
5072 """"""""""
5073
5074 The first argument is always a pointer or a vector of pointers, and
5075 forms the basis of the calculation. The remaining arguments are indices
5076 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
5077 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
5078 into. The first index always indexes the pointer value given as the
5079 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
5080 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
5081 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
5082 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
5083 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
5084 would require loading the pointer before continuing calculation.
5085
5086 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
5087 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
5088 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
5089 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
5090 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
5091 required to be constant. These integers are treated as signed values
5092 where relevant.
5093
5094 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
5095 to LLVM:
5096
5097 .. code-block:: c
5098
5099     struct RT {
5100       char A;
5101       int B[10][20];
5102       char C;
5103     };
5104     struct ST {
5105       int X;
5106       double Y;
5107       struct RT Z;
5108     };
5109
5110     int *foo(struct ST *s) {
5111       return &s[1].Z.B[5][13];
5112     }
5113
5114 The LLVM code generated by Clang is:
5115
5116 .. code-block:: llvm
5117
5118     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
5119     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
5120
5121     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
5122     entry:
5123       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
5124       ret i32* %arrayidx
5125     }
5126
5127 Semantics:
5128 """"""""""
5129
5130 In the example above, the first index is indexing into the
5131 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
5132 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
5133 indexes into the third element of the structure, yielding a
5134 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
5135 structure. The third index indexes into the second element of the
5136 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
5137 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
5138 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
5139 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
5140
5141 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
5142 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
5143 for the given testcase is equivalent to:
5144
5145 .. code-block:: llvm
5146
5147     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
5148       %t1 = getelementptr %struct.ST* %s, i32 1                 ; yields %struct.ST*:%t1
5149       %t2 = getelementptr %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2         ; yields %struct.RT*:%t2
5150       %t3 = getelementptr %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1         ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
5151       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
5152       %t5 = getelementptr [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13        ; yields i32*:%t5
5153       ret i32* %t5
5154     }
5155
5156 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
5157 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
5158 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
5159 of the addresses that would be formed by successive addition of the
5160 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
5161 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
5162 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
5163 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
5164 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
5165 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
5166
5167 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
5168 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
5169 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
5170 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
5171 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
5172 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
5173 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
5174 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
5175 information.
5176
5177 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
5178 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
5179
5180 Example:
5181 """"""""
5182
5183 .. code-block:: llvm
5184
5185         ; yields [12 x i8]*:aptr
5186         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
5187         ; yields i8*:vptr
5188         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
5189         ; yields i8*:eptr
5190         %eptr = getelementptr [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
5191         ; yields i32*:iptr
5192         %iptr = getelementptr [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
5193
5194 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
5195 must be a vector with the same number of elements. For example:
5196
5197 .. code-block:: llvm
5198
5199      %A = getelementptr <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
5200
5201 Conversion Operations
5202 ---------------------
5203
5204 The instructions in this category are the conversion instructions
5205 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
5206 various bit conversions on the operand.
5207
5208 '``trunc .. to``' Instruction
5209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5210
5211 Syntax:
5212 """""""
5213
5214 ::
5215
5216       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5217
5218 Overview:
5219 """""""""
5220
5221 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
5222
5223 Arguments:
5224 """"""""""
5225
5226 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
5227 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
5228 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5229 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
5230 types are not allowed.
5231
5232 Semantics:
5233 """"""""""
5234
5235 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
5236 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
5237 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
5238 It will always truncate bits.
5239
5240 Example:
5241 """"""""
5242
5243 .. code-block:: llvm
5244
5245       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
5246       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
5247       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
5248       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
5249
5250 '``zext .. to``' Instruction
5251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5252
5253 Syntax:
5254 """""""
5255
5256 ::
5257
5258       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5259
5260 Overview:
5261 """""""""
5262
5263 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
5264
5265 Arguments:
5266 """"""""""
5267
5268 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5269 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5270 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5271 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5272
5273 Semantics:
5274 """"""""""
5275
5276 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
5277 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
5278
5279 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
5280
5281 Example:
5282 """"""""
5283
5284 .. code-block:: llvm
5285
5286       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
5287       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
5288       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5289
5290 '``sext .. to``' Instruction
5291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5292
5293 Syntax:
5294 """""""
5295
5296 ::
5297
5298       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5299
5300 Overview:
5301 """""""""
5302
5303 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
5304
5305 Arguments:
5306 """"""""""
5307
5308 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
5309 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
5310 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
5311 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
5312
5313 Semantics:
5314 """"""""""
5315
5316 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
5317 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
5318 of the type ``ty2``.
5319
5320 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
5321
5322 Example:
5323 """"""""
5324
5325 .. code-block:: llvm
5326
5327       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
5328       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
5329       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
5330
5331 '``fptrunc .. to``' Instruction
5332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5333
5334 Syntax:
5335 """""""
5336
5337 ::
5338
5339       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5340
5341 Overview:
5342 """""""""
5343
5344 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
5345
5346 Arguments:
5347 """"""""""
5348
5349 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5350 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
5351 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
5352 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
5353
5354 Semantics:
5355 """"""""""
5356
5357 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
5358 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
5359 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
5360 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
5361
5362 Example:
5363 """"""""
5364
5365 .. code-block:: llvm
5366
5367       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
5368       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
5369
5370 '``fpext .. to``' Instruction
5371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5372
5373 Syntax:
5374 """""""
5375
5376 ::
5377
5378       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5379
5380 Overview:
5381 """""""""
5382
5383 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
5384 point value.
5385
5386 Arguments:
5387 """"""""""
5388
5389 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
5390 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
5391 to. The source type must be smaller than the destination type.
5392
5393 Semantics:
5394 """"""""""
5395
5396 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
5397 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
5398 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
5399 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
5400 *no-op cast* for a floating point cast.
5401
5402 Example:
5403 """"""""
5404
5405 .. code-block:: llvm
5406
5407       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
5408       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
5409
5410 '``fptoui .. to``' Instruction
5411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5412
5413 Syntax:
5414 """""""
5415
5416 ::
5417
5418       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5419
5420 Overview:
5421 """""""""
5422
5423 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
5424 integer equivalent of type ``ty2``.
5425
5426 Arguments:
5427 """"""""""
5428
5429 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
5430 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5431 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5432 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5433 type with the same number of elements as ``ty``
5434
5435 Semantics:
5436 """"""""""
5437
5438 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
5439 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5440 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5441 are undefined.
5442
5443 Example:
5444 """"""""
5445
5446 .. code-block:: llvm
5447
5448       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
5449       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
5450       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
5451
5452 '``fptosi .. to``' Instruction
5453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5454
5455 Syntax:
5456 """""""
5457
5458 ::
5459
5460       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5461
5462 Overview:
5463 """""""""
5464
5465 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
5466 ``value`` to type ``ty2``.
5467
5468 Arguments:
5469 """"""""""
5470
5471 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
5472 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
5473 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
5474 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
5475 type with the same number of elements as ``ty``
5476
5477 Semantics:
5478 """"""""""
5479
5480 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
5481 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
5482 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
5483 are undefined.
5484
5485 Example:
5486 """"""""
5487
5488 .. code-block:: llvm
5489
5490       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
5491       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
5492       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
5493
5494 '``uitofp .. to``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
5508 and converts that value to the ``ty2`` type.
5509
5510 Arguments:
5511 """"""""""
5512
5513 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5514 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5515 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5516 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5517 type with the same number of elements as ``ty``
5518
5519 Semantics:
5520 """"""""""
5521
5522 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
5523 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
5524 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
5525 are undefined.
5526
5527 Example:
5528 """"""""
5529
5530 .. code-block:: llvm
5531
5532       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5533       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
5534
5535 '``sitofp .. to``' Instruction
5536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5537
5538 Syntax:
5539 """""""
5540
5541 ::
5542
5543       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5544
5545 Overview:
5546 """""""""
5547
5548 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
5549 converts that value to the ``ty2`` type.
5550
5551 Arguments:
5552 """"""""""
5553
5554 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
5555 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
5556 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
5557 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
5558 type with the same number of elements as ``ty``
5559
5560 Semantics:
5561 """"""""""
5562
5563 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
5564 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
5565 the value cannot fit in the floating point value, the results are
5566 undefined.
5567
5568 Example:
5569 """"""""
5570
5571 .. code-block:: llvm
5572
5573       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
5574       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
5575
5576 .. _i_ptrtoint:
5577
5578 '``ptrtoint .. to``' Instruction
5579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5580
5581 Syntax:
5582 """""""
5583
5584 ::
5585
5586       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5587
5588 Overview:
5589 """""""""
5590
5591 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
5592 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
5593
5594 Arguments:
5595 """"""""""
5596
5597 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
5598 a a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
5599 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
5600 a vector of integers type.
5601
5602 Semantics:
5603 """"""""""
5604
5605 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
5606 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
5607 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
5608 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
5609 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
5610 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
5611 change.
5612
5613 Example:
5614 """"""""
5615
5616 .. code-block:: llvm
5617
5618       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
5619       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
5620       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
5621
5622 .. _i_inttoptr:
5623
5624 '``inttoptr .. to``' Instruction
5625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5626
5627 Syntax:
5628 """""""
5629
5630 ::
5631
5632       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5633
5634 Overview:
5635 """""""""
5636
5637 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
5638 pointer type, ``ty2``.
5639
5640 Arguments:
5641 """"""""""
5642
5643 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
5644 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
5645 type.
5646
5647 Semantics:
5648 """"""""""
5649
5650 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
5651 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
5652 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
5653 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
5654 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
5655 nothing is done (*no-op cast*).
5656
5657 Example:
5658 """"""""
5659
5660 .. code-block:: llvm
5661
5662       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
5663       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
5664       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
5665       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
5666
5667 .. _i_bitcast:
5668
5669 '``bitcast .. to``' Instruction
5670 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5671
5672 Syntax:
5673 """""""
5674
5675 ::
5676
5677       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
5678
5679 Overview:
5680 """""""""
5681
5682 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
5683 changing any bits.
5684
5685 Arguments:
5686 """"""""""
5687
5688 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
5689 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
5690 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
5691 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
5692 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
5693 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
5694 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
5695 long as they have the same size).
5696
5697 Semantics:
5698 """"""""""
5699
5700 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
5701 is always a *no-op cast* because no bits change with this
5702 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
5703 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
5704 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
5705 pointers) types with this instruction if the pointer sizes are
5706 equal. To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr
5707 <i_inttoptr>` or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
5708
5709 Example:
5710 """"""""
5711
5712 .. code-block:: llvm
5713
5714       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
5715       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
5716       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
5717       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
5718
5719 .. _otherops:
5720
5721 Other Operations
5722 ----------------
5723
5724 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
5725 which defy better classification.
5726
5727 .. _i_icmp:
5728
5729 '``icmp``' Instruction
5730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5731
5732 Syntax:
5733 """""""
5734
5735 ::
5736
5737       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5738
5739 Overview:
5740 """""""""
5741
5742 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
5743 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
5744 pointer, or pointer vector operands.
5745
5746 Arguments:
5747 """"""""""
5748
5749 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5750 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5751 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5752
5753 #. ``eq``: equal
5754 #. ``ne``: not equal
5755 #. ``ugt``: unsigned greater than
5756 #. ``uge``: unsigned greater or equal
5757 #. ``ult``: unsigned less than
5758 #. ``ule``: unsigned less or equal
5759 #. ``sgt``: signed greater than
5760 #. ``sge``: signed greater or equal
5761 #. ``slt``: signed less than
5762 #. ``sle``: signed less or equal
5763
5764 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
5765 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
5766 must also be identical types.
5767
5768 Semantics:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
5772 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
5773 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
5774
5775 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
5776    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5777 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
5778    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
5779 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
5780    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
5781 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
5782    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5783 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
5784    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
5785 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
5786    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5787 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5788    if ``op1`` is greater than ``op2``.
5789 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5790    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
5791 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5792    if ``op1`` is less than ``op2``.
5793 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
5794    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
5795
5796 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
5797 are compared as if they were integers.
5798
5799 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
5800 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
5801 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
5802
5803 Example:
5804 """"""""
5805
5806 .. code-block:: llvm
5807
5808       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
5809       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
5810       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
5811       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
5812       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
5813       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
5814
5815 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5816 ``icmp`` instruction.
5817
5818 .. _i_fcmp:
5819
5820 '``fcmp``' Instruction
5821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5822
5823 Syntax:
5824 """""""
5825
5826 ::
5827
5828       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields {i1} or {<N x i1>}:result
5829
5830 Overview:
5831 """""""""
5832
5833 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
5834 values based on comparison of its operands.
5835
5836 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
5837 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
5838
5839 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
5840 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
5841 compared.
5842
5843 Arguments:
5844 """"""""""
5845
5846 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
5847 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
5848 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
5849
5850 #. ``false``: no comparison, always returns false
5851 #. ``oeq``: ordered and equal
5852 #. ``ogt``: ordered and greater than
5853 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
5854 #. ``olt``: ordered and less than
5855 #. ``ole``: ordered and less than or equal
5856 #. ``one``: ordered and not equal
5857 #. ``ord``: ordered (no nans)
5858 #. ``ueq``: unordered or equal
5859 #. ``ugt``: unordered or greater than
5860 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
5861 #. ``ult``: unordered or less than
5862 #. ``ule``: unordered or less than or equal
5863 #. ``une``: unordered or not equal
5864 #. ``uno``: unordered (either nans)
5865 #. ``true``: no comparison, always returns true
5866
5867 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
5868 that either operand may be a QNAN.
5869
5870 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
5871 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
5872 type. They must have identical types.
5873
5874 Semantics:
5875 """"""""""
5876
5877 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
5878 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
5879 vectors are compared element by element. Each comparison performed
5880 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
5881
5882 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
5883 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5884    is equal to ``op2``.
5885 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5886    is greater than ``op2``.
5887 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5888    is greater than or equal to ``op2``.
5889 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5890    is less than ``op2``.
5891 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5892    is less than or equal to ``op2``.
5893 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
5894    is not equal to ``op2``.
5895 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
5896 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5897    equal to ``op2``.
5898 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5899    greater than ``op2``.
5900 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5901    greater than or equal to ``op2``.
5902 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5903    less than ``op2``.
5904 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5905    less than or equal to ``op2``.
5906 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
5907    not equal to ``op2``.
5908 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
5909 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
5910
5911 Example:
5912 """"""""
5913
5914 .. code-block:: llvm
5915
5916       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
5917       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5918       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
5919       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
5920
5921 Note that the code generator does not yet support vector types with the
5922 ``fcmp`` instruction.
5923
5924 .. _i_phi:
5925
5926 '``phi``' Instruction
5927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5928
5929 Syntax:
5930 """""""
5931
5932 ::
5933
5934       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
5935
5936 Overview:
5937 """""""""
5938
5939 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
5940 graph representing the function.
5941
5942 Arguments:
5943 """"""""""
5944
5945 The type of the incoming values is specified with the first type field.
5946 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
5947 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
5948 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
5949 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
5950 label arguments.
5951
5952 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
5953 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
5954 block.
5955
5956 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
5957 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
5958 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
5959 instruction's return value on the same edge).
5960
5961 Semantics:
5962 """"""""""
5963
5964 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
5965 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
5966 executed just prior to the current block.
5967
5968 Example:
5969 """"""""
5970
5971 .. code-block:: llvm
5972
5973     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
5974       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
5975       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
5976       br label %Loop
5977
5978 .. _i_select:
5979
5980 '``select``' Instruction
5981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5982
5983 Syntax:
5984 """""""
5985
5986 ::
5987
5988       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
5989
5990       selty is either i1 or {<N x i1>}
5991
5992 Overview:
5993 """""""""
5994
5995 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
5996 condition, without branching.
5997
5998 Arguments:
5999 """"""""""
6000
6001 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
6002 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
6003 class <t_firstclass>` type. If the val1/val2 are vectors and the
6004 condition is a scalar, then entire vectors are selected, not individual
6005 elements.
6006
6007 Semantics:
6008 """"""""""
6009
6010 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
6011 the first value argument; otherwise, it returns the second value
6012 argument.
6013
6014 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
6015 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
6016
6017 Example:
6018 """"""""
6019
6020 .. code-block:: llvm
6021
6022       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
6023
6024 .. _i_call:
6025
6026 '``call``' Instruction
6027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6028
6029 Syntax:
6030 """""""
6031
6032 ::
6033
6034       <result> = [tail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
6035
6036 Overview:
6037 """""""""
6038
6039 The '``call``' instruction represents a simple function call.
6040
6041 Arguments:
6042 """"""""""
6043
6044 This instruction requires several arguments:
6045
6046 #. The optional "tail" marker indicates that the callee function does
6047    not access any allocas or varargs in the caller. Note that calls may
6048    be marked "tail" even if they do not occur before a
6049    :ref:`ret <i_ret>` instruction. If the "tail" marker is present, the
6050    function call is eligible for tail call optimization, but `might not
6051    in fact be optimized into a jump <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_.
6052    The code generator may optimize calls marked "tail" with either 1)
6053    automatic `sibling call
6054    optimization <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_ when the caller and
6055    callee have matching signatures, or 2) forced tail call optimization
6056    when the following extra requirements are met:
6057
6058    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
6059    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
6060       uses value of call or is void).
6061    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
6062       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
6063    -  `Platform specific constraints are
6064       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
6065
6066 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
6067    convention <callingconv>` the call should use. If none is
6068    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
6069    calling convention of the call must match the calling convention of
6070    the target function, or else the behavior is undefined.
6071 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
6072    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
6073    are valid here.
6074 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
6075    type of the return value. Functions that return no value are marked
6076    ``void``.
6077 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
6078    being invoked. The argument types must match the types implied by
6079    this signature. This type can be omitted if the function is not
6080    varargs and if the function type does not return a pointer to a
6081    function.
6082 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
6083    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
6084    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
6085    to function value.
6086 #. '``function args``': argument list whose types match the function
6087    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
6088    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
6089    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
6090    extra arguments can be specified.
6091 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
6092    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
6093    attributes are valid here.
6094
6095 Semantics:
6096 """"""""""
6097
6098 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
6099 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
6100 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
6101 flow continues with the instruction after the function call, and the
6102 return value of the function is bound to the result argument.
6103
6104 Example:
6105 """"""""
6106
6107 .. code-block:: llvm
6108
6109       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
6110       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
6111       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
6112       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
6113       call void %foo(i8 97 signext)
6114
6115       %struct.A = type { i32, i8 }
6116       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { 32, i8 }
6117       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
6118       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
6119       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
6120       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
6121
6122 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
6123 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
6124 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
6125 This is something we'd like to change in the future to provide better
6126 support for freestanding environments and non-C-based languages.
6127
6128 .. _i_va_arg:
6129
6130 '``va_arg``' Instruction
6131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6132
6133 Syntax:
6134 """""""
6135
6136 ::
6137
6138       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
6144 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
6145 the ``va_arg`` macro in C.
6146
6147 Arguments:
6148 """"""""""
6149
6150 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
6151 argument. It returns a value of the specified argument type and
6152 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
6153 type of ``va_list`` is target specific.
6154
6155 Semantics:
6156 """"""""""
6157
6158 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
6159 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
6160 the next argument. For more information, see the variable argument
6161 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
6162
6163 It is legal for this instruction to be called in a function which does
6164 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
6165 function.
6166
6167 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
6168 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
6169
6170 Example:
6171 """"""""
6172
6173 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
6174
6175 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
6176 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
6177 types on any target.
6178
6179 .. _i_landingpad:
6180
6181 '``landingpad``' Instruction
6182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6183
6184 Syntax:
6185 """""""
6186
6187 ::
6188
6189       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> <clause>+
6190       <resultval> = landingpad <resultty> personality <type> <pers_fn> cleanup <clause>*
6191
6192       <clause> := catch <type> <value>
6193       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
6194
6195 Overview:
6196 """""""""
6197
6198 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
6199 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
6200 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
6201 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
6202 defines values supplied by the personality function (``pers_fn``) upon
6203 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
6204
6205 Arguments:
6206 """"""""""
6207
6208 This instruction takes a ``pers_fn`` value. This is the personality
6209 function associated with the unwinding mechanism. The optional
6210 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
6211
6212 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
6213 contains the global variable representing the "type" that may be caught
6214 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
6215 clause takes an array constant as its argument. Use
6216 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
6217 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
6218 the ``cleanup`` flag.
6219
6220 Semantics:
6221 """"""""""
6222
6223 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
6224 personality function (``pers_fn``) upon re-entry to the function, and
6225 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
6226 calling conventions, how the personality function results are
6227 represented in LLVM IR is target specific.
6228
6229 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
6230 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
6231 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
6232 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
6233 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
6234 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
6235 unwinding continues further up the call stack.
6236
6237 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
6238
6239 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
6240    of an '``invoke``' instruction.
6241 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
6242    first non-PHI instruction.
6243 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
6244    pad block.
6245 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
6246    '``landingpad``' instruction.
6247 -  All '``landingpad``' instructions in a function must have the same
6248    personality function.
6249
6250 Example:
6251 """"""""
6252
6253 .. code-block:: llvm
6254
6255       ;; A landing pad which can catch an integer.
6256       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6257                catch i8** @_ZTIi
6258       ;; A landing pad that is a cleanup.
6259       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6260                cleanup
6261       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
6262       %res = landingpad { i8*, i32 } personality i32 (...)* @__gxx_personality_v0
6263                catch i8** @_ZTIi
6264                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
6265
6266 .. _intrinsics:
6267
6268 Intrinsic Functions
6269 ===================
6270
6271 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
6272 have well known names and semantics and are required to follow certain
6273 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
6274 for the LLVM language that does not require changing all of the
6275 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
6276 reader/writer, the parser, etc...).
6277
6278 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
6279 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
6280 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
6281 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
6282 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
6283 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
6284 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
6285 are added that they be documented here.
6286
6287 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
6288 represents a family of functions that perform the same operation but on
6289 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
6290 different integer types, overloading is used commonly to allow an
6291 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
6292 argument types or the result type can be overloaded to accept any
6293 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
6294 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
6295 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
6296 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
6297 argument or the result.
6298
6299 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
6300 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
6301 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
6302 whose type is matched against another type do not. For example, the
6303 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
6304 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
6305 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
6306 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
6307 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
6308 type is matched against the return type, it does not require its own
6309 name suffix.
6310
6311 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
6312 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
6313
6314 .. _int_varargs:
6315
6316 Variable Argument Handling Intrinsics
6317 -------------------------------------
6318
6319 Variable argument support is defined in LLVM with the
6320 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
6321 functions. These functions are related to the similarly named macros
6322 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
6323
6324 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
6325 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
6326 does not define what this type is, so all transformations should be
6327 prepared to handle these functions regardless of the type used.
6328
6329 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
6330 variable argument handling intrinsic functions are used.
6331
6332 .. code-block:: llvm
6333
6334     define i32 @test(i32 %X, ...) {
6335       ; Initialize variable argument processing
6336       %ap = alloca i8*
6337       %ap2 = bitcast i8** %ap to i8*
6338       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
6339
6340       ; Read a single integer argument
6341       %tmp = va_arg i8** %ap, i32
6342
6343       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
6344       %aq = alloca i8*
6345       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
6346       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
6347       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
6348
6349       ; Stop processing of arguments.
6350       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
6351       ret i32 %tmp
6352     }
6353
6354     declare void @llvm.va_start(i8*)
6355     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
6356     declare void @llvm.va_end(i8*)
6357
6358 .. _int_va_start:
6359
6360 '``llvm.va_start``' Intrinsic
6361 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6362
6363 Syntax:
6364 """""""
6365
6366 ::
6367
6368       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
6369
6370 Overview:
6371 """""""""
6372
6373 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
6374 subsequent use by ``va_arg``.
6375
6376 Arguments:
6377 """"""""""
6378
6379 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6380
6381 Semantics:
6382 """"""""""
6383
6384 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
6385 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
6386 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
6387 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
6388 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
6389 to know the last argument of the function as the compiler can figure
6390 that out.
6391
6392 '``llvm.va_end``' Intrinsic
6393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6394
6395 Syntax:
6396 """""""
6397
6398 ::
6399
6400       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
6401
6402 Overview:
6403 """""""""
6404
6405 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
6406 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
6407
6408 Arguments:
6409 """"""""""
6410
6411 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
6412
6413 Semantics:
6414 """"""""""
6415
6416 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
6417 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
6418 element to which the argument points. Calls to
6419 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
6420 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
6421 ``llvm.va_end``.
6422
6423 .. _int_va_copy:
6424
6425 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
6426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6427
6428 Syntax:
6429 """""""
6430
6431 ::
6432
6433       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
6434
6435 Overview:
6436 """""""""
6437
6438 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
6439 from the source argument list to the destination argument list.
6440
6441 Arguments:
6442 """"""""""
6443
6444 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
6445 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
6446
6447 Semantics:
6448 """"""""""
6449
6450 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
6451 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
6452 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
6453 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
6454 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
6455
6456 Accurate Garbage Collection Intrinsics
6457 --------------------------------------
6458
6459 LLVM support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
6460 (GC) requires the implementation and generation of these intrinsics.
6461 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
6462 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
6463 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
6464 Front-ends for type-safe garbage collected languages should generate
6465 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
6466 details, see `Accurate Garbage Collection with
6467 LLVM <GarbageCollection.html>`_.
6468
6469 The garbage collection intrinsics only operate on objects in the generic
6470 address space (address space zero).
6471
6472 .. _int_gcroot:
6473
6474 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
6475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6476
6477 Syntax:
6478 """""""
6479
6480 ::
6481
6482       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
6483
6484 Overview:
6485 """""""""
6486
6487 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
6488 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
6489
6490 Arguments:
6491 """"""""""
6492
6493 The first argument specifies the address of a stack object that contains
6494 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
6495 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
6496 root.
6497
6498 Semantics:
6499 """"""""""
6500
6501 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
6502 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
6503 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
6504 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
6505 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
6506
6507 .. _int_gcread:
6508
6509 '``llvm.gcread``' Intrinsic
6510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6511
6512 Syntax:
6513 """""""
6514
6515 ::
6516
6517       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
6518
6519 Overview:
6520 """""""""
6521
6522 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
6523 locations, allowing garbage collector implementations that require read
6524 barriers.
6525
6526 Arguments:
6527 """"""""""
6528
6529 The second argument is the address to read from, which should be an
6530 address allocated from the garbage collector. The first object is a
6531 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
6532 runtime (otherwise null).
6533
6534 Semantics:
6535 """"""""""
6536
6537 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
6538 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6539 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
6540 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6541 algorithm <gc>`.
6542
6543 .. _int_gcwrite:
6544
6545 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
6546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6547
6548 Syntax:
6549 """""""
6550
6551 ::
6552
6553       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
6554
6555 Overview:
6556 """""""""
6557
6558 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
6559 locations, allowing garbage collector implementations that require write
6560 barriers (such as generational or reference counting collectors).
6561
6562 Arguments:
6563 """"""""""
6564
6565 The first argument is the reference to store, the second is the start of
6566 the object to store it to, and the third is the address of the field of
6567 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
6568 object, Obj may be null.
6569
6570 Semantics:
6571 """"""""""
6572
6573 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
6574 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
6575 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
6576 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
6577 algorithm <gc>`.
6578
6579 Code Generator Intrinsics
6580 -------------------------
6581
6582 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
6583 may only be implemented with code generator support.
6584
6585 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
6586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6587
6588 Syntax:
6589 """""""
6590
6591 ::
6592
6593       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
6594
6595 Overview:
6596 """""""""
6597
6598 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
6599 target-specific value indicating the return address of the current
6600 function or one of its callers.
6601
6602 Arguments:
6603 """"""""""
6604
6605 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6606 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
6607 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6608 value.
6609
6610 Semantics:
6611 """"""""""
6612
6613 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
6614 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
6615 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6616 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6617 used for debugging purposes.
6618
6619 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6620 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6621 of the obvious source-language caller.
6622
6623 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
6624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6625
6626 Syntax:
6627 """""""
6628
6629 ::
6630
6631       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
6632
6633 Overview:
6634 """""""""
6635
6636 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
6637 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
6638
6639 Arguments:
6640 """"""""""
6641
6642 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
6643 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
6644 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
6645 value.
6646
6647 Semantics:
6648 """"""""""
6649
6650 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
6651 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
6652 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
6653 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
6654 used for debugging purposes.
6655
6656 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
6657 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
6658 of the obvious source-language caller.
6659
6660 .. _int_stacksave:
6661
6662 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
6663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6664
6665 Syntax:
6666 """""""
6667
6668 ::
6669
6670       declare i8* @llvm.stacksave()
6671
6672 Overview:
6673 """""""""
6674
6675 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
6676 of the function stack, for use with
6677 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
6678 implementing language features like scoped automatic variable sized
6679 arrays in C99.
6680
6681 Semantics:
6682 """"""""""
6683
6684 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
6685 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
6686 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
6687 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
6688 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
6689 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
6690 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
6691
6692 .. _int_stackrestore:
6693
6694 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
6695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6696
6697 Syntax:
6698 """""""
6699
6700 ::
6701
6702       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
6703
6704 Overview:
6705 """""""""
6706
6707 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
6708 the function stack to the state it was in when the corresponding
6709 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
6710 useful for implementing language features like scoped automatic variable
6711 sized arrays in C99.
6712
6713 Semantics:
6714 """"""""""
6715
6716 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
6717
6718 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
6719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6720
6721 Syntax:
6722 """""""
6723
6724 ::
6725
6726       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
6727
6728 Overview:
6729 """""""""
6730
6731 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
6732 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
6733 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
6734 its performance characteristics.
6735
6736 Arguments:
6737 """"""""""
6738
6739 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
6740 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
6741 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
6742 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
6743 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
6744 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
6745 arguments must be constant integers.
6746
6747 Semantics:
6748 """"""""""
6749
6750 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
6751 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
6752 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
6753 the processor cache for better performance.
6754
6755 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
6756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6757
6758 Syntax:
6759 """""""
6760
6761 ::
6762
6763       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
6764
6765 Overview:
6766 """""""""
6767
6768 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
6769 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
6770 method is target specific, but it is expected that the marker will use
6771 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
6772 guarantees that it will remain with any specific instruction after
6773 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
6774 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
6775 allow correlations of simulation runs.
6776
6777 Arguments:
6778 """"""""""
6779
6780 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
6781
6782 Semantics:
6783 """"""""""
6784
6785 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
6786 that do not support this intrinsic may ignore it.
6787
6788 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
6789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6790
6791 Syntax:
6792 """""""
6793
6794 ::
6795
6796       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
6797
6798 Overview:
6799 """""""""
6800
6801 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
6802 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
6803 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
6804 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
6805 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
6806 timings.
6807
6808 Semantics:
6809 """"""""""
6810
6811 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
6812 memory. Implementations are allowed to either return a application
6813 specific value or a system wide value. On backends without support, this
6814 is lowered to a constant 0.
6815
6816 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
6817 running at and the host platform.
6818
6819 Standard C Library Intrinsics
6820 -----------------------------
6821
6822 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
6823 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
6824 information about the alignment of the pointer arguments to the code
6825 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
6826
6827 .. _int_memcpy:
6828
6829 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
6830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6831
6832 Syntax:
6833 """""""
6834
6835 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
6836 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
6837 support all bit widths however.
6838
6839 ::
6840
6841       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6842                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6843       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6844                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6845
6846 Overview:
6847 """""""""
6848
6849 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6850 source location to the destination location.
6851
6852 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
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 both the source and destination pointers
6867 are aligned to that boundary.
6868
6869 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
6870 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6871 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6872
6873 Semantics:
6874 """"""""""
6875
6876 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6877 source location to the destination location, which are not allowed to
6878 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
6879 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
6880 argument, otherwise it should be set to 0 or 1.
6881
6882 '``llvm.memmove``' Intrinsic
6883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6884
6885 Syntax:
6886 """""""
6887
6888 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
6889 bit width and for different address space. Not all targets support all
6890 bit widths however.
6891
6892 ::
6893
6894       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
6895                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6896       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
6897                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6898
6899 Overview:
6900 """""""""
6901
6902 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
6903 source location to the destination location. It is similar to the
6904 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
6905 overlap.
6906
6907 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
6908 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
6909 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
6910
6911 Arguments:
6912 """"""""""
6913
6914 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
6915 pointer to the source. The third argument is an integer argument
6916 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
6917 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
6918 boolean indicating a volatile access.
6919
6920 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6921 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
6922 aligned to that boundary.
6923
6924 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
6925 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
6926 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6927
6928 Semantics:
6929 """"""""""
6930
6931 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
6932 source location to the destination location, which may overlap. It
6933 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
6934 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
6935 otherwise it should be set to 0 or 1.
6936
6937 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
6938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6939
6940 Syntax:
6941 """""""
6942
6943 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
6944 bit width and for different address spaces. However, not all targets
6945 support all bit widths.
6946
6947 ::
6948
6949       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
6950                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6951       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
6952                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
6953
6954 Overview:
6955 """""""""
6956
6957 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
6958 particular byte value.
6959
6960 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
6961 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
6962 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
6963
6964 Arguments:
6965 """"""""""
6966
6967 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
6968 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
6969 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
6970 argument is the known alignment of the destination location.
6971
6972 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
6973 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
6974 that boundary.
6975
6976 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
6977 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
6978 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
6979
6980 Semantics:
6981 """"""""""
6982
6983 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
6984 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
6985 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
6986 it should be set to 0 or 1.
6987
6988 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
6989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6990
6991 Syntax:
6992 """""""
6993
6994 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
6995 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
6996 all types however.
6997
6998 ::
6999
7000       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
7001       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
7002       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
7003       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
7004       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
7005
7006 Overview:
7007 """""""""
7008
7009 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
7010 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
7011 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
7012 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
7013 because there is no need to worry about errno being set).
7014 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
7015
7016 Arguments:
7017 """"""""""
7018
7019 The argument and return value are floating point numbers of the same
7020 type.
7021
7022 Semantics:
7023 """"""""""
7024
7025 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
7026 nonnegative floating point number.
7027
7028 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
7029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7030
7031 Syntax:
7032 """""""
7033
7034 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
7035 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7036 all types however.
7037
7038 ::
7039
7040       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
7041       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
7042       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
7043       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
7044       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
7045
7046 Overview:
7047 """""""""
7048
7049 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7050 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
7051 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
7052 used, the second argument remains a scalar integer value.
7053
7054 Arguments:
7055 """"""""""
7056
7057 The second argument is an integer power, and the first is a value to
7058 raise to that power.
7059
7060 Semantics:
7061 """"""""""
7062
7063 This function returns the first value raised to the second power with an
7064 unspecified sequence of rounding operations.
7065
7066 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
7067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7068
7069 Syntax:
7070 """""""
7071
7072 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
7073 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7074 all types however.
7075
7076 ::
7077
7078       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
7079       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
7080       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
7081       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
7082       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7083
7084 Overview:
7085 """""""""
7086
7087 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
7088
7089 Arguments:
7090 """"""""""
7091
7092 The argument and return value are floating point numbers of the same
7093 type.
7094
7095 Semantics:
7096 """"""""""
7097
7098 This function returns the sine of the specified operand, returning the
7099 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
7100 conditions in the same way.
7101
7102 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
7103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7104
7105 Syntax:
7106 """""""
7107
7108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
7109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7110 all types however.
7111
7112 ::
7113
7114       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
7115       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
7116       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
7117       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
7118       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7119
7120 Overview:
7121 """""""""
7122
7123 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
7124
7125 Arguments:
7126 """"""""""
7127
7128 The argument and return value are floating point numbers of the same
7129 type.
7130
7131 Semantics:
7132 """"""""""
7133
7134 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
7135 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
7136 conditions in the same way.
7137
7138 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
7139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7140
7141 Syntax:
7142 """""""
7143
7144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
7145 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7146 all types however.
7147
7148 ::
7149
7150       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
7151       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
7152       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
7153       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
7154       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
7155
7156 Overview:
7157 """""""""
7158
7159 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
7160 specified (positive or negative) power.
7161
7162 Arguments:
7163 """"""""""
7164
7165 The second argument is a floating point power, and the first is a value
7166 to raise to that power.
7167
7168 Semantics:
7169 """"""""""
7170
7171 This function returns the first value raised to the second power,
7172 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
7173 handles error conditions in the same way.
7174
7175 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
7176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7177
7178 Syntax:
7179 """""""
7180
7181 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
7182 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7183 all types however.
7184
7185 ::
7186
7187       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
7188       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
7189       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
7190       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
7191       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7192
7193 Overview:
7194 """""""""
7195
7196 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
7197
7198 Arguments:
7199 """"""""""
7200
7201 The argument and return value are floating point numbers of the same
7202 type.
7203
7204 Semantics:
7205 """"""""""
7206
7207 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
7208 would, and handles error conditions in the same way.
7209
7210 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
7211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7212
7213 Syntax:
7214 """""""
7215
7216 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
7217 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7218 all types however.
7219
7220 ::
7221
7222       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
7223       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
7224       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
7225       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
7226       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7227
7228 Overview:
7229 """""""""
7230
7231 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
7232
7233 Arguments:
7234 """"""""""
7235
7236 The argument and return value are floating point numbers of the same
7237 type.
7238
7239 Semantics:
7240 """"""""""
7241
7242 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
7243 would, and handles error conditions in the same way.
7244
7245 '``llvm.log.*``' Intrinsic
7246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7247
7248 Syntax:
7249 """""""
7250
7251 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
7252 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7253 all types however.
7254
7255 ::
7256
7257       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
7258       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
7259       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
7260       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
7261       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7262
7263 Overview:
7264 """""""""
7265
7266 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
7267
7268 Arguments:
7269 """"""""""
7270
7271 The argument and return value are floating point numbers of the same
7272 type.
7273
7274 Semantics:
7275 """"""""""
7276
7277 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
7278 would, and handles error conditions in the same way.
7279
7280 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
7281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7282
7283 Syntax:
7284 """""""
7285
7286 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
7287 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7288 all types however.
7289
7290 ::
7291
7292       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
7293       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
7294       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
7295       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
7296       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7297
7298 Overview:
7299 """""""""
7300
7301 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
7302
7303 Arguments:
7304 """"""""""
7305
7306 The argument and return value are floating point numbers of the same
7307 type.
7308
7309 Semantics:
7310 """"""""""
7311
7312 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
7313 would, and handles error conditions in the same way.
7314
7315 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
7316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7317
7318 Syntax:
7319 """""""
7320
7321 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
7322 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7323 all types however.
7324
7325 ::
7326
7327       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
7328       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
7329       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
7330       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
7331       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7332
7333 Overview:
7334 """""""""
7335
7336 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The argument and return value are floating point numbers of the same
7342 type.
7343
7344 Semantics:
7345 """"""""""
7346
7347 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
7348 would, and handles error conditions in the same way.
7349
7350 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
7351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7352
7353 Syntax:
7354 """""""
7355
7356 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
7357 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7358 all types however.
7359
7360 ::
7361
7362       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
7363       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
7364       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
7365       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
7366       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
7367
7368 Overview:
7369 """""""""
7370
7371 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
7372 operation.
7373
7374 Arguments:
7375 """"""""""
7376
7377 The argument and return value are floating point numbers of the same
7378 type.
7379
7380 Semantics:
7381 """"""""""
7382
7383 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
7384 would.
7385
7386 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
7387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7388
7389 Syntax:
7390 """""""
7391
7392 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
7393 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7394 all types however.
7395
7396 ::
7397
7398       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
7399       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
7400       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80  %Val)
7401       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
7402       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7403
7404 Overview:
7405 """""""""
7406
7407 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
7408 operand.
7409
7410 Arguments:
7411 """"""""""
7412
7413 The argument and return value are floating point numbers of the same
7414 type.
7415
7416 Semantics:
7417 """"""""""
7418
7419 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
7420 would, and handles error conditions in the same way.
7421
7422 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
7423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7424
7425 Syntax:
7426 """""""
7427
7428 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
7429 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7430 all types however.
7431
7432 ::
7433
7434       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
7435       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
7436       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
7437       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
7438       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
7439
7440 Overview:
7441 """""""""
7442
7443 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
7444 first operand and the sign of the second operand.
7445
7446 Arguments:
7447 """"""""""
7448
7449 The arguments and return value are floating point numbers of the same
7450 type.
7451
7452 Semantics:
7453 """"""""""
7454
7455 This function returns the same values as the libm ``copysign``
7456 functions would, and handles error conditions in the same way.
7457
7458 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
7459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7460
7461 Syntax:
7462 """""""
7463
7464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
7465 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7466 all types however.
7467
7468 ::
7469
7470       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
7471       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
7472       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
7473       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
7474       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7475
7476 Overview:
7477 """""""""
7478
7479 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 The argument and return value are floating point numbers of the same
7485 type.
7486
7487 Semantics:
7488 """"""""""
7489
7490 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
7491 would, and handles error conditions in the same way.
7492
7493 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
7494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7495
7496 Syntax:
7497 """""""
7498
7499 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
7500 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7501 all types however.
7502
7503 ::
7504
7505       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
7506       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
7507       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
7508       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
7509       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7510
7511 Overview:
7512 """""""""
7513
7514 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
7515
7516 Arguments:
7517 """"""""""
7518
7519 The argument and return value are floating point numbers of the same
7520 type.
7521
7522 Semantics:
7523 """"""""""
7524
7525 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
7526 would, and handles error conditions in the same way.
7527
7528 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
7529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7530
7531 Syntax:
7532 """""""
7533
7534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
7535 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7536 all types however.
7537
7538 ::
7539
7540       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
7541       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
7542       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
7543       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
7544       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7545
7546 Overview:
7547 """""""""
7548
7549 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7550 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
7551
7552 Arguments:
7553 """"""""""
7554
7555 The argument and return value are floating point numbers of the same
7556 type.
7557
7558 Semantics:
7559 """"""""""
7560
7561 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
7562 would, and handles error conditions in the same way.
7563
7564 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
7565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7566
7567 Syntax:
7568 """""""
7569
7570 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
7571 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7572 all types however.
7573
7574 ::
7575
7576       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
7577       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
7578       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
7579       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
7580       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7581
7582 Overview:
7583 """""""""
7584
7585 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7586 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
7587 operand isn't an integer.
7588
7589 Arguments:
7590 """"""""""
7591
7592 The argument and return value are floating point numbers of the same
7593 type.
7594
7595 Semantics:
7596 """"""""""
7597
7598 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
7599 would, and handles error conditions in the same way.
7600
7601 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
7602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7603
7604 Syntax:
7605 """""""
7606
7607 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
7608 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7609 all types however.
7610
7611 ::
7612
7613       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
7614       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
7615       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
7616       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
7617       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7623 nearest integer.
7624
7625 Arguments:
7626 """"""""""
7627
7628 The argument and return value are floating point numbers of the same
7629 type.
7630
7631 Semantics:
7632 """"""""""
7633
7634 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
7635 functions would, and handles error conditions in the same way.
7636
7637 '``llvm.round.*``' Intrinsic
7638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7639
7640 Syntax:
7641 """""""
7642
7643 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
7644 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
7645 all types however.
7646
7647 ::
7648
7649       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
7650       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
7651       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
7652       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
7653       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
7654
7655 Overview:
7656 """""""""
7657
7658 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
7659 nearest integer.
7660
7661 Arguments:
7662 """"""""""
7663
7664 The argument and return value are floating point numbers of the same
7665 type.
7666
7667 Semantics:
7668 """"""""""
7669
7670 This function returns the same values as the libm ``round``
7671 functions would, and handles error conditions in the same way.
7672
7673 Bit Manipulation Intrinsics
7674 ---------------------------
7675
7676 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
7677 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
7678
7679 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
7680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7681
7682 Syntax:
7683 """""""
7684
7685 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
7686 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
7687
7688 ::
7689
7690       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
7691       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
7692       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
7693
7694 Overview:
7695 """""""""
7696
7697 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
7698 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
7699 These are useful for performing operations on data that is not in the
7700 target's native byte order.
7701
7702 Semantics:
7703 """"""""""
7704
7705 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
7706 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
7707 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
7708 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
7709 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
7710 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
7711 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
7712 respectively).
7713
7714 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
7715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7716
7717 Syntax:
7718 """""""
7719
7720 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
7721 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
7722 support all bit widths or vector types, however.
7723
7724 ::
7725
7726       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
7727       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
7728       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
7729       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
7730       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
7731       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
7732
7733 Overview:
7734 """""""""
7735
7736 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
7737 in a value.
7738
7739 Arguments:
7740 """"""""""
7741
7742 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
7743 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
7744 match the argument type.
7745
7746 Semantics:
7747 """"""""""
7748
7749 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
7750 each element of a vector.
7751
7752 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
7753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7754
7755 Syntax:
7756 """""""
7757
7758 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
7759 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
7760 targets support all bit widths or vector types, however.
7761
7762 ::
7763
7764       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7765       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7766       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7767       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7768       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7769       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7770
7771 Overview:
7772 """""""""
7773
7774 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
7775 leading zeros in a variable.
7776
7777 Arguments:
7778 """"""""""
7779
7780 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7781 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7782 type must match the first argument type.
7783
7784 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7785 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7786 defined result. Historically some architectures did not provide a
7787 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7788 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7789
7790 Semantics:
7791 """"""""""
7792
7793 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
7794 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
7795 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
7796 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7797 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
7798
7799 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
7800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7801
7802 Syntax:
7803 """""""
7804
7805 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
7806 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
7807 support all bit widths or vector types, however.
7808
7809 ::
7810
7811       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
7812       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7813       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7814       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
7815       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
7816       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
7817
7818 Overview:
7819 """""""""
7820
7821 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
7822 trailing zeros.
7823
7824 Arguments:
7825 """"""""""
7826
7827 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
7828 any integer type, or a vectory with integer element type. The return
7829 type must match the first argument type.
7830
7831 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
7832 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
7833 defined result. Historically some architectures did not provide a
7834 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
7835 now predicated on avoiding zero-value inputs.
7836
7837 Semantics:
7838 """"""""""
7839
7840 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
7841 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
7842 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
7843 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
7844 ``llvm.cttz(2) = 1``.
7845
7846 Arithmetic with Overflow Intrinsics
7847 -----------------------------------
7848
7849 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
7850
7851 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7853
7854 Syntax:
7855 """""""
7856
7857 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
7858 on any integer bit width.
7859
7860 ::
7861
7862       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7863       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7864       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7865
7866 Overview:
7867 """""""""
7868
7869 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7870 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
7871 occurred during the signed summation.
7872
7873 Arguments:
7874 """"""""""
7875
7876 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7877 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7878 bit width. The second element of the result structure must be of type
7879 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7880 addition.
7881
7882 Semantics:
7883 """"""""""
7884
7885 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7886 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
7887 first element of which is the signed summation, and the second element
7888 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
7889 overflow.
7890
7891 Examples:
7892 """""""""
7893
7894 .. code-block:: llvm
7895
7896       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7897       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7898       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7899       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7900
7901 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
7902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7903
7904 Syntax:
7905 """""""
7906
7907 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
7908 on any integer bit width.
7909
7910 ::
7911
7912       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7913       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7914       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7915
7916 Overview:
7917 """""""""
7918
7919 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7920 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
7921 occurred during the unsigned summation.
7922
7923 Arguments:
7924 """"""""""
7925
7926 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7927 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7928 bit width. The second element of the result structure must be of type
7929 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
7930 addition.
7931
7932 Semantics:
7933 """"""""""
7934
7935 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7936 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
7937 first element of which is the sum, and the second element of which is a
7938 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
7939
7940 Examples:
7941 """""""""
7942
7943 .. code-block:: llvm
7944
7945       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7946       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7947       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7948       br i1 %obit, label %carry, label %normal
7949
7950 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
7951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7952
7953 Syntax:
7954 """""""
7955
7956 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
7957 on any integer bit width.
7958
7959 ::
7960
7961       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
7962       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7963       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
7964
7965 Overview:
7966 """""""""
7967
7968 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7969 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
7970 overflow occurred during the signed subtraction.
7971
7972 Arguments:
7973 """"""""""
7974
7975 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
7976 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
7977 bit width. The second element of the result structure must be of type
7978 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
7979 subtraction.
7980
7981 Semantics:
7982 """"""""""
7983
7984 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
7985 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
7986 first element of which is the subtraction, and the second element of
7987 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
7988 overflow.
7989
7990 Examples:
7991 """""""""
7992
7993 .. code-block:: llvm
7994
7995       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
7996       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
7997       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
7998       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
7999
8000 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
8001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8002
8003 Syntax:
8004 """""""
8005
8006 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
8007 on any integer bit width.
8008
8009 ::
8010
8011       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8012       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8013       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8014
8015 Overview:
8016 """""""""
8017
8018 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8019 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
8020 overflow occurred during the unsigned subtraction.
8021
8022 Arguments:
8023 """"""""""
8024
8025 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8026 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8027 bit width. The second element of the result structure must be of type
8028 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8029 subtraction.
8030
8031 Semantics:
8032 """"""""""
8033
8034 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8035 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
8036 the first element of which is the subtraction, and the second element of
8037 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
8038 overflow.
8039
8040 Examples:
8041 """""""""
8042
8043 .. code-block:: llvm
8044
8045       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8046       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8047       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8048       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8049
8050 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
8051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8052
8053 Syntax:
8054 """""""
8055
8056 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
8057 on any integer bit width.
8058
8059 ::
8060
8061       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8062       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8063       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8064
8065 Overview:
8066 """""""""
8067
8068 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8069 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8070 overflow occurred during the signed multiplication.
8071
8072 Arguments:
8073 """"""""""
8074
8075 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8076 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8077 bit width. The second element of the result structure must be of type
8078 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
8079 multiplication.
8080
8081 Semantics:
8082 """"""""""
8083
8084 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8085 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8086 the first element of which is the multiplication, and the second element
8087 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
8088 overflow.
8089
8090 Examples:
8091 """""""""
8092
8093 .. code-block:: llvm
8094
8095       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8096       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8097       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8098       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8099
8100 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
8101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8102
8103 Syntax:
8104 """""""
8105
8106 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
8107 on any integer bit width.
8108
8109 ::
8110
8111       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
8112       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8113       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
8114
8115 Overview:
8116 """""""""
8117
8118 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8119 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
8120 overflow occurred during the unsigned multiplication.
8121
8122 Arguments:
8123 """"""""""
8124
8125 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
8126 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
8127 bit width. The second element of the result structure must be of type
8128 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
8129 multiplication.
8130
8131 Semantics:
8132 """"""""""
8133
8134 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
8135 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
8136 the first element of which is the multiplication, and the second
8137 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
8138 resulted in an overflow.
8139
8140 Examples:
8141 """""""""
8142
8143 .. code-block:: llvm
8144
8145       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
8146       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
8147       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
8148       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
8149
8150 Specialised Arithmetic Intrinsics
8151 ---------------------------------
8152
8153 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
8154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8155
8156 Syntax:
8157 """""""
8158
8159 ::
8160
8161       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
8162       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
8163
8164 Overview:
8165 """""""""
8166
8167 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
8168 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
8169 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
8170 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
8171 and add instructions.
8172
8173 Arguments:
8174 """"""""""
8175
8176 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
8177 multiplicands, a and b, and an addend c.
8178
8179 Semantics:
8180 """"""""""
8181
8182 The expression:
8183
8184 ::
8185
8186       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
8187
8188 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
8189 not be performed between the multiplication and addition steps if the
8190 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
8191 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
8192 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used instead.
8193
8194 Examples:
8195 """""""""
8196
8197 .. code-block:: llvm
8198
8199       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields {float}:r2 = (a * b) + c
8200
8201 Half Precision Floating Point Intrinsics
8202 ----------------------------------------
8203
8204 For most target platforms, half precision floating point is a
8205 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
8206 but does not support computation in the format.
8207
8208 This means that code must first load the half-precision floating point
8209 value as an i16, then convert it to float with
8210 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
8211 then be performed on the float value (including extending to double
8212 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
8213 if needed, then converted to i16 with
8214 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
8215 i16 value.
8216
8217 .. _int_convert_to_fp16:
8218
8219 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
8220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8221
8222 Syntax:
8223 """""""
8224
8225 ::
8226
8227       declare i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8228
8229 Overview:
8230 """""""""
8231
8232 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8233 from single precision floating point format to half precision floating
8234 point format.
8235
8236 Arguments:
8237 """"""""""
8238
8239 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8240 converted.
8241
8242 Semantics:
8243 """"""""""
8244
8245 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion
8246 from single precision floating point format to half precision floating
8247 point format. The return value is an ``i16`` which contains the
8248 converted number.
8249
8250 Examples:
8251 """""""""
8252
8253 .. code-block:: llvm
8254
8255       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16(f32 %a)
8256       store i16 %res, i16* @x, align 2
8257
8258 .. _int_convert_from_fp16:
8259
8260 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
8261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8262
8263 Syntax:
8264 """""""
8265
8266 ::
8267
8268       declare f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8269
8270 Overview:
8271 """""""""
8272
8273 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8274 conversion from half precision floating point format to single precision
8275 floating point format.
8276
8277 Arguments:
8278 """"""""""
8279
8280 The intrinsic function contains single argument - the value to be
8281 converted.
8282
8283 Semantics:
8284 """"""""""
8285
8286 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
8287 conversion from half single precision floating point format to single
8288 precision floating point format. The input half-float value is
8289 represented by an ``i16`` value.
8290
8291 Examples:
8292 """""""""
8293
8294 .. code-block:: llvm
8295
8296       %a = load i16* @x, align 2
8297       %res = call f32 @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
8298
8299 Debugger Intrinsics
8300 -------------------
8301
8302 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
8303 prefix), are described in the `LLVM Source Level
8304 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
8305 document.
8306
8307 Exception Handling Intrinsics
8308 -----------------------------
8309
8310 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
8311 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
8312 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
8313
8314 .. _int_trampoline:
8315
8316 Trampoline Intrinsics
8317 ---------------------
8318
8319 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
8320 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
8321 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
8322 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
8323 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
8324 stack, which also contains code to splice the nest value into the
8325 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
8326 extension.
8327
8328 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
8329 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
8330 It can be created as follows:
8331
8332 .. code-block:: llvm
8333
8334       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
8335       %tramp1 = getelementptr [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
8336       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
8337       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
8338       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
8339
8340 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
8341 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
8342
8343 .. _int_it:
8344
8345 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
8346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8347
8348 Syntax:
8349 """""""
8350
8351 ::
8352
8353       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
8354
8355 Overview:
8356 """""""""
8357
8358 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
8359 turning it into a trampoline.
8360
8361 Arguments:
8362 """"""""""
8363
8364 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
8365 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
8366 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
8367 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
8368 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
8369 front-end that generates this intrinsic needs to have some
8370 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
8371 bitcast to an ``i8*``.
8372
8373 Semantics:
8374 """"""""""
8375
8376 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
8377 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
8378 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
8379 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
8380 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
8381 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
8382 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
8383 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
8384 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
8385 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
8386 modified, then the effect of any later call to the returned function
8387 pointer is undefined.
8388
8389 .. _int_at:
8390
8391 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
8392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8393
8394 Syntax:
8395 """""""
8396
8397 ::
8398
8399       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
8400
8401 Overview:
8402 """""""""
8403
8404 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
8405 a trampoline (passed as ``tramp``).
8406
8407 Arguments:
8408 """"""""""
8409
8410 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
8411 code filled in by a previous call to
8412 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
8413
8414 Semantics:
8415 """"""""""
8416
8417 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
8418 different to the address where the trampoline is actually stored. This
8419 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
8420 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
8421 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
8422
8423 Memory Use Markers
8424 ------------------
8425
8426 This class of intrinsics exists to information about the lifetime of
8427 memory objects and ranges where variables are immutable.
8428
8429 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
8430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8431
8432 Syntax:
8433 """""""
8434
8435 ::
8436
8437       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8438
8439 Overview:
8440 """""""""
8441
8442 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
8443 object's lifetime.
8444
8445 Arguments:
8446 """"""""""
8447
8448 The first argument is a constant integer representing the size of the
8449 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8450 to the object.
8451
8452 Semantics:
8453 """"""""""
8454
8455 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
8456 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
8457 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
8458 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
8459
8460 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
8461 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8462
8463 Syntax:
8464 """""""
8465
8466 ::
8467
8468       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8469
8470 Overview:
8471 """""""""
8472
8473 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
8474 object's lifetime.
8475
8476 Arguments:
8477 """"""""""
8478
8479 The first argument is a constant integer representing the size of the
8480 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8481 to the object.
8482
8483 Semantics:
8484 """"""""""
8485
8486 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
8487 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
8488 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
8489 object following this intrinsic may be removed as dead.
8490
8491 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
8492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8493
8494 Syntax:
8495 """""""
8496
8497 ::
8498
8499       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8500
8501 Overview:
8502 """""""""
8503
8504 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
8505 a memory object will not change.
8506
8507 Arguments:
8508 """"""""""
8509
8510 The first argument is a constant integer representing the size of the
8511 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
8512 to the object.
8513
8514 Semantics:
8515 """"""""""
8516
8517 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
8518 the return value, the referenced memory location is constant and
8519 unchanging.
8520
8521 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
8522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8523
8524 Syntax:
8525 """""""
8526
8527 ::
8528
8529       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
8530
8531 Overview:
8532 """""""""
8533
8534 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
8535 memory object are mutable.
8536
8537 Arguments:
8538 """"""""""
8539
8540 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
8541 The second argument is a constant integer representing the size of the
8542 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
8543 pointer to the object.
8544
8545 Semantics:
8546 """"""""""
8547
8548 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
8549
8550 General Intrinsics
8551 ------------------
8552
8553 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
8554 purpose.
8555
8556 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
8557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8558
8559 Syntax:
8560 """""""
8561
8562 ::
8563
8564       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8565
8566 Overview:
8567 """""""""
8568
8569 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
8570
8571 Arguments:
8572 """"""""""
8573
8574 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
8575 global string, the third is a pointer to a global string which is the
8576 source file name, and the last argument is the line number.
8577
8578 Semantics:
8579 """"""""""
8580
8581 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
8582 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
8583 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
8584 ignored by code generation and optimization.
8585
8586 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
8587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8588
8589 Syntax:
8590 """""""
8591
8592 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
8593 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
8594 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
8595 '``0``'.
8596
8597 ::
8598
8599       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8600       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8601       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8602       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8603       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8604
8605 Overview:
8606 """""""""
8607
8608 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
8609
8610 Arguments:
8611 """"""""""
8612
8613 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
8614 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
8615 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
8616 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
8617
8618 Semantics:
8619 """"""""""
8620
8621 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
8622 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
8623 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
8624 generation and optimization.
8625
8626 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
8627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8628
8629 Syntax:
8630 """""""
8631
8632 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
8633 any integer bit width.
8634
8635 ::
8636
8637       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8638       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8639       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8640       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8641       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
8642
8643 Overview:
8644 """""""""
8645
8646 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
8647
8648 Arguments:
8649 """"""""""
8650
8651 The first argument is an integer value (result of some expression), the
8652 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
8653 global string which is the source file name, and the last argument is
8654 the line number. It returns the value of the first argument.
8655
8656 Semantics:
8657 """"""""""
8658
8659 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
8660 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
8661 optimizations that want to look for these annotations. These have no
8662 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
8663
8664 '``llvm.trap``' Intrinsic
8665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8666
8667 Syntax:
8668 """""""
8669
8670 ::
8671
8672       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
8673
8674 Overview:
8675 """""""""
8676
8677 The '``llvm.trap``' intrinsic.
8678
8679 Arguments:
8680 """"""""""
8681
8682 None.
8683
8684 Semantics:
8685 """"""""""
8686
8687 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
8688 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
8689 lowered to a call of the ``abort()`` function.
8690
8691 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
8692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8693
8694 Syntax:
8695 """""""
8696
8697 ::
8698
8699       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
8700
8701 Overview:
8702 """""""""
8703
8704 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
8705
8706 Arguments:
8707 """"""""""
8708
8709 None.
8710
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8713
8714 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
8715 execution trap with the intention of requesting the attention of a
8716 debugger.
8717
8718 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
8719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8720
8721 Syntax:
8722 """""""
8723
8724 ::
8725
8726       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
8727
8728 Overview:
8729 """""""""
8730
8731 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
8732 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
8733 is placed on the stack before local variables.
8734
8735 Arguments:
8736 """"""""""
8737
8738 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
8739 The first argument is the value loaded from the stack guard
8740 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
8741 enough space to hold the value of the guard.
8742
8743 Semantics:
8744 """"""""""
8745
8746 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
8747 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
8748 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
8749 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
8750 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
8751 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
8752 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
8753
8754 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
8755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8756
8757 Syntax:
8758 """""""
8759
8760 ::
8761
8762       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
8763
8764 Overview:
8765 """""""""
8766
8767 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
8768 created stack protector and if they are not equal calls the
8769 ``__stack_chk_fail()`` function.
8770
8771 Arguments:
8772 """"""""""
8773
8774 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
8775 the variable ``@__stack_chk_guard``.
8776
8777 Semantics:
8778 """"""""""
8779
8780 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
8781 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
8782 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
8783
8784 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
8785 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
8786 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
8787 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
8788 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
8789 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
8790 codegen after the tail call decision has occured.
8791
8792 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
8793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8794
8795 Syntax:
8796 """""""
8797
8798 ::
8799
8800       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
8801       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
8802
8803 Overview:
8804 """""""""
8805
8806 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
8807 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
8808 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
8809 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
8810 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
8811 other object.
8812
8813 Arguments:
8814 """"""""""
8815
8816 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
8817 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
8818 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
8819 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
8820 only accepts constants.
8821
8822 Semantics:
8823 """"""""""
8824
8825 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
8826 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
8827 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
8828 on the ``min`` argument).
8829
8830 '``llvm.expect``' Intrinsic
8831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8832
8833 Syntax:
8834 """""""
8835
8836 ::
8837
8838       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
8839       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
8840
8841 Overview:
8842 """""""""
8843
8844 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
8845 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
8846
8847 Arguments:
8848 """"""""""
8849
8850 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
8851 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
8852 constant value, variables are not allowed.
8853
8854 Semantics:
8855 """"""""""
8856
8857 This intrinsic is lowered to the ``val``.
8858
8859 '``llvm.donothing``' Intrinsic
8860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8861
8862 Syntax:
8863 """""""
8864
8865 ::
8866
8867       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
8868
8869 Overview:
8870 """""""""
8871
8872 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's the
8873 only intrinsic that can be called with an invoke instruction.
8874
8875 Arguments:
8876 """"""""""
8877
8878 None.
8879
8880 Semantics:
8881 """"""""""
8882
8883 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
8884 by codegen.